手机天线
无线电发射机输出的射频信号功率,通过馈线(电缆)输送到天线,由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后,由天线接下来(仅仅接收很小很小一部分功率),并通过馈线送到无线电接收机。可见,天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备,没有天线也就没有无线电通信。

    天线品种繁多,以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。

内、外置天线比较

    目前手机天线主要就内置及外置天线两种,内置天线客观上必然比外置天线弱。天线的架设都是尽量远离地面和建筑物的,天线接近参考地的时候,大部分能量将集中在天线和参考地之间,而无法顺利发射,所以天线发射,需要一个“尽量开放”的空间。而手机电路版就是手机天线的参考地,让天线远离手机其他电路,是提高手机天线发射效率的关键。

    但受到实际环境限制以及大家追求携带方便的要求,手机的设计就必须在电气方面做出妥协。实际上,所有的GSM手机的接收发送电路的增益都是是可以根据环境变化而自动调节的,能通过合理的参数设定,会自动补偿有关的损失。所以,就手机整体而言,在信号比较好情况下,内天线和外天线并不能看出差别。

    差别是有的,在信号很弱的情况,外天线尤其是长天线的信号死点门限将高于内天线,也就是理论上内天线手机比较容易在弱信号环境丢失信号。
辐射问题,天线效率的下降必须以大的发射功率补偿,相同条件下内天线的辐射会比外天线大。但人体实际受到的辐射和整机结构有关,内天线手机也可以通过合理安排天线位置,抵消辐射对人体的影响。

辐射问题

    手机的辐射主要是手机天线发射模块带来的,手机天线做得十分粗大,它的作用就是为了减小发射的阻力。

    可以说手机天线手机的辐射源,而把所谓的防磁贴贴在听音器上面也是不行的,因为这样会改变天线周围的磁场,使得天线的信号发生变化,使得通话不能正常进行。

手机内置天线设计

 

在手机制造商中,为什么大家公认NOKIA手机信号好呢?为什么大家都认为MOTO的手机信号好且性能稳定呢?主要原因是NOKIAMOTO大公司在天线与RF方面的设计流程的理念与国内厂商不一样。像MOTO公司所要主张的那样,手机设计首先要保证信号好,即RF性能好;其次要保证音频性能好,话都听不清打什么电话呢?所以,在他们的初期方案中就包含了与天线相关的基于外观、主板、结构等的总体环境设计。由于外观、主板、结构、天线是作为一个整体,提供给天线的预留空间及内部的RF环境十分合理,所以天线性能优越也在情理之中。

 

反观国内的手机设计,负责项目管理和主持项目设计的人员对天线的认识不足,同时受结构方案和外形至上的制约,到{zh1}来天线,对天线的调试匹配占了整个天线设计流程的大部份时间,这与包含天线的整体方案设计有本质的区别,往往就导致留给天线的面积和体积不足,或在天线下面安置喇叭、摄像头、马达、FPC排线等元件,造成天线性能下降。实际上,如果在方案预研和总体设计阶段,让RF与天线方面的技术人员有效参与进来,进行有效的RF和天线设计沟通和评估,ID、结构、RF设计兼顾天线和整体性能,那么设计出优质的手机产品有什么难的呢?

 

 

 

一、内置天线对于手机整体设计的通用要求

主板

a. 布线  在关联RF的布线时要注意转弯处运用45度角走线或圆弧处理,做好铺地隔离和走线的特性阻抗仿真。同时RF地要合理设计,RF信号走线的参考地平面要找对(六层板目前的大部份以第三层做完整的地参考面),并保证RF信号走线时信号回流路径最短,并且RF信号线与地之间的相应层没有其它走线影响它(主要是方便PCB布线的微带线阻抗的计算和仿真)。PCB板和地的边缘要打地墙。从RF模块引出的天线馈源微带线,为防止走线阻抗难以控制,减少损耗,不要布在PCB的中间层,设计在TOP面为宜,其参考层应该是完整地参考面。并且在与屏蔽盒交叉处屏蔽盒要做开槽避让设计,以防短路和旁路耦合。天线RF馈电焊盘应采用圆角矩形盘,通常尺寸为3×4mm,焊盘含周边≥0.8mm的面积下PCB所有层面不布铜。双馈点时RF与地焊盘的中心距应在45mm之间。

b. 布板RF模块附近避免安置一些零散的非屏蔽元件,屏蔽盒尽量规整一体,同时少开散热孔。最忌讳长条形状孔槽。含金属结构的元件,如喇叭、马达、摄像头基板等金属要尽量接地。对于折叠和滑盖机,应避免设计长度较长的FPCFPC走线的时钟信号及其倍频容易成为带内杂散干扰),{zh0}两面加接地屏蔽层。

c. 常见问题

对于传导接收灵敏已经满足要求(或非常优秀)但整机接收灵敏度差的情况,特别是PIFA天线,其辐射体的面积和形式还是对辐射接收灵敏度有一定的影响,可以在天线方面做改进。

整机杂散问题原因在于天线的空间辐射被主板的金属元件(包括机壳上天线附近的金属成分装饰件)耦合吸收后产生一定量的二次辐射,频率与金属件的尺寸关联。因此要求此类元件有良好的接地,xx或降低二次辐射。整机杂散问题还与天线与RF模块之间的谐振匹配电路有关,如果谐振匹配电路的稳定性不好,很容易激发产生高次谐波的干扰。

 

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