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WIFI天线设计总结

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线圈天线设计经验总结

线圈天线设计经验总结 线圈天线设计经验总结 做了三四个月的线圈天线了,从刚开始的什么都不懂,到现在的知道自己什么不懂, 也算是一个成长的过程,做了这么久,有点经验,写在这里与大家分享一下。 需求是13.56MHz 的天线,就像刷公交卡的那种天线一样,但不知道用什么形式的天 线做,看了一两个礼拜的微带天线,参考教程在HFSS 中做出了第一个微带天线的仿真, 正觉得有点进展的时候,老师一句话,用线圈天线做,我不得不改做线圈天线。然后就是 各种资料的搜索与学习。 线圈天线是一种很简单的天线,复杂点说的话,就是用铜线(当然可以是其他材料) 按照一定的形状绕几圈,ok ,这就是线圈天线了,铜线的两头加上激励源就可以发射了。(有兴趣的同学可以把你手中的公交卡打开,会发现它就是用的线圈天线,网上有这种教程,可以让你把公交卡拆开,然后把完成公交卡功能的天线和芯片拿出来贴在手机后盖和 电池之间,这样就可以很潇洒的实现手机刷卡了,哈哈,不过要怎么充值就要自己想办法了)当然,这个时候的线圈天线是不好用的,因为你对它的特性什么的都不了解。所以, 打算先进行理论方面的研究。 理论分析与Matlab 仿真 因为做的是类似于RFID 的NFC 的13.56MHz 的线圈天线,天线在这个频率一般都是 使用磁场耦合来实现能量的传递,那么我们就对在这个时候线圈的磁场进行分析。网上 关于矩形线圈的磁场分析有很多论文了,但我们还是自己做一下会理解的比较深刻,先复 习一下电磁场的知识,正好书上有一道例题讲的就是长度为l 的导线在周围空间任意点产生的磁场公式,这里引入了矢量磁位A ,因为矢量磁位A 的方向与电流I 的方向是相同的,而且对矢量磁位求旋度就是磁感应强度B ,这种性质对线天线来讲是很有用的。 矩形线圈 我们先来研究单圈的矩形线圈天线。 根据有限长导线周围磁感应强度的公式,算出四条边在空间某一点的矢量磁位A ,由于两两方向相同,叠加之后就剩下了两个方向的向量相加,这样利于后面求旋度的处理; 对空间某一点总矢量磁位A 求旋度就得到了磁感应强度B ,只取B 的Z 方向大小Bz 就 得到了我们所关心的垂直方向磁感应强度(因为刷卡的时候算磁通量只有垂直方向的是有 效的)。这样得到的是一个巨复杂的公式,用人的肉眼直接观察看不出来任何规律,于是 借助Matlab 的画图功能得到直观的感受。 Matlab 的m 文件内容与图片如下: clear all; clc;

手机双频天线设计论文综述

通信工程专业实训 题目:手机内置天线的设计 专业:通信2班 学号:1167119226 姓名:李盼 指导老师:杜永兴 分数:_________________

目录 摘要: 关键字: 第一章:背景介绍 第二章:实训过程记录第三章:实训结论 第四章:实训总结 第五章:参考文献

摘要:现在的电子通讯技术飞速发展,随着技术可经济的推进,人们对手机的要求越来越高,然而手机的基本功能就是打电话,而对手机的内置天线要求就更高难度更大,小型化,并且能工作在不同的频段下,文中主要研究双频手机PIFA天线。采用了开槽的的设计方法实现了天线的双频,工作性能良好,易于实现,现在大多数手机都使用这种天线。 关键字:PIFA天线,双频,GSM,DCS,HFSS 第一章:背景介绍 1.1 移动通信对手机天线的要求 天线最主要的功能在于转换两种不同传播介质中的电磁波能量。在能量转换的过程中,会出现收发信机与天线及天线与传播介质之间的不连续接口。在无线通讯系统中,天线必须依照这两个接口的特性来做适当的设计,以使得收发信机、天线以及传播介质之间形成一个连续的能量传输路径。 移动通信手机对天线的要求: 外在要求: 天线尺寸小,重量轻,剖面低,携带方便,机械强度好 电性能要求: 水平面要求有全向辐射方向图,频带宽,效率高,增益高,受周围环境影响小,对人体辐射伤害小 1.2 手机天线的指标意义 天线输入阻抗: 天线的输入阻抗是以收发机与天线间的接口往天线端看入所得到的阻抗值。这一数值对天线的辐射效率,天线的带内增益波动,天线前端的功率容量有很大的影响。手机天线是一种驻波天线,,天线的阻抗不匹配,将导致大量的信号反射,使天线的辐射效率降低,同时由于反射的影响使得天线在宽频带内的增益有抖动,如果天线的驻波为6,手机前端的击穿电压将降为原来的1/6,而功率容量就会下降。 手机天线驻波对天线效率的影响不可不慎。 天线的驻波要求,我们目前统一要求为小于3。

天线设计毕业汇报总结

第一章绪论 一、绪论 1.1课题的研究背景及意义 自古至今,通信无时无刻不在影响着人们的生活,小到一次社会交际中的简单对话;大到进行太空探索时,人造探测器与地球间的信息交换。可以毫不保留地说,离开了通信技术,我们的生活将会黯然失色。近年来,随着光纤技术越来越成熟,应用范围越来越广。在广播电视领域,光纤作为广播电视信号传输的媒体,以光纤网络为基础的网络建设的格局已经形成。光纤传输系统具有的传输频带宽,容量大,损耗低,串扰小,抗干扰能力强等特点,已成为城市最可靠的数字电视和数据传输的链路,也是实现直播或两地传送最经常使用的电视传送方式。随着全球通信业务的迅速发展,作为未来个人通信主要手段的现代通信技术引起了人们的极大关注,我国在移动通信技术方面投入了巨大的人力物力,我国很多地区的电力通信专用网也基本完成了从主干线向光纤过度的过程。目前,电力系统光纤通信网已成为我国规模较大,发展较为完善的专用通信网,其数据、语音,宽带等业务及电力生产专业业务都是由光纤通信承载,电力系统的生产生活,显然,已离不开光纤通信网。 无线通信现状另一非常活跃的通信技术当属,无线通信技术了。无线通信技术包括了移动通信技术和无线局域网(WLAN)技术等两大主要方面。移动通信就目前来讲是3G 时代,数字化和网络化已成为不可逆转的趋势。目前,移动通信已从模拟通信发展到了数字移动通信阶段。无线局域网可以弥补以光纤通信为主的有线网络的不足,适用于无固定场所,或有线局域网架设受限制的场合,当然,同样也可以作为有线局域网的备用网络系统。WLAN,目前广泛应用IEEE802.11 系列标准。其中,工作于2.4GHZ 频段的820.11 可支持11Mbps 的共享接入速率;而802.11a 采用5GHZ频段,速率高达54Mbps,它比802.11b 快上五倍,并和820.11b兼容。给人们的生活工作带来了很大的方便与快捷。 在整个无线通信系统中,用来辐射或接收无线电波的装置成为天线,而通信、雷达、导航、广播、电视等无线电技术设备都是通过无线电波来传递信息的,均需要有无线电波的辐射和接收,因此,同发射机和接收机一样,天线也是无线电技术设备的一个重要组成部分,其性能的优良对无线通信工程的成败起到重要作用。天线的作用首先在于辐射和接收无线电波,但是能辐射或接收电磁波的东西不一定都能作为天线。任何高频电路,只要不被完全屏蔽,都可以向周围空间或

4G智能手机天线设计的解决方案

4G智能手机天线设计的解决方案 2010年全球移动数据消费量增长了倍。这是移动数据使用量连续三年接近3倍的增幅。到2015年,全球移动数据业务量有望增长到2010年的26倍。导致这种戏剧性增长的关键因素之一是智能手机和平板电脑的快速普及。全球移动数据用户希望他们的设备在全球任何地方都能高速联网。 这种期望给网络和设备性能带来了巨大的负担。在移动数据设备中,天线是“接触”网络的唯一部件,优化天线性能变得越来越重要。然而,智能手机和平板电脑中的4G天线设计所面临的挑战十分艰巨。尽管应对这些挑战有多种可行的解决方案,但每一种都会有潜在的性能折衷。 4G天线设计挑战 有许多因素会影响手持移动通信设备的天线性能。虽然这些因素是相关的,但通常可以分成三大类:天线尺寸、多副天线之间的互耦以及设备使用模型。 天线尺寸天线尺寸取决于三个要素:工作带宽、工作频率和辐射效率。今天的带宽要求越来越高,其推动力来自美国的FCC频率分配和全球范围内的运营商漫游协议;不同地区使用不同的频段。“带宽和天线尺寸是直接相关的”且“效率和天线尺寸是直接相关的”--这通常意味着,更大尺寸的天线可以提供更大的带宽和更高的效率。 除了带宽外,天线尺寸还取决于工作频率。在北美地区,运营商V erizon Wireless和AT&T Mobility选择推广的LTE产品工作在700MHz频段,这在几年前是FCC UHF-TV再分配频段的一部分。这些新的频段(17,704-746MHz和13,746-786MHz)比北美使用的传统蜂窝频段(5,824-894MHz)要低。这个变化是巨大的,因为频率越低,波长越长,因而需要更长的天线才能保持辐射效率不变。为了保证辐射效率,天线尺寸必须做大。然而,设备系统设计人员还需要增加更大的显示器和更多的功能,因此可用的天线长度和整个体积受到极大限制,从而降低了天线带宽和效率。 天线间互耦更新的高速无线协议要求使用MIMO(多入多出)天线。MIMO要求多根天线(通常是两根)同时工作在相同频率。因此,话机设备上需要放置多根天线,这些天线要同时工作且相互不能有影响。当两根或更多天线位置靠得很近时,就会产生一种被称为互耦的现象。 举例说明,移动平台上紧邻放置两根天线。从天线1辐射出来的一部分能量将被天线2截获,截获到的能量将在天线2的终端中损耗掉,无法得到利用,这可以用系统功率附加效率(PAE)的损耗来表示。根据互换性原理,这种效应在发送和接收模式中是相同的。耦合幅度反比于天线的分隔距离。对于手机实现而言,MIMO和分集应用中工作在相同频段的天线之间的距离可以是1/10波长或以下。例如,750MHz时的自由空间波长是400mm.当间隔很小时,比如远小于一个波长,则耦合程度会很高。天线之间耦合的能量是无用的,只会降低数据吞吐量和电池寿命。 设备使用模型与传统手机相比,智能手机和平板电脑的使用模型有很大变化。除了正常工作外,这些设备还要满足电磁波能量吸收比(SAR)和助听器兼容性(HAC)法规要求。 使用模型的另一个方面是消费内容的类型。诸如大型多人在线角色扮演游戏(MMORPG)和实时视频数据流等视频密集型移动应用不断推动数据使用率飙升。据ABI Research预测,从2009年到2015年,西欧和北美地区数据使用率有望分别以42%和55%的年复合增长率(CAGR)增长。这些相似的应用正在驱动制造商生产出更大尺寸、更高分辨率的显示屏。数据使用率的提高也在悄然改变消费者对这些设备的手持方式。例如,对于游戏应用来说,使用者必须用两手紧握设备两头,而其它应用程序可能根本无需用手握住设备。 越来越大的显示屏和使用者抓握方式的改变,使得为天线辐射单元找一个不被显示屏或

天线设计注意事项

手机天线设计注意事项总结 一、主板 1.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,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。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。 2.布板RF模块附近避免安置一些零散的非屏蔽元件,同时少开散热孔。最忌讳长条形状孔槽。天线投影区域内有完整的铺地,同时不要天线侧安排元器件,特别是含金属结构的元件,如喇叭、马达、摄像头基板等金属元件和低频驱动器件,要尽量接地。它们对天线的电性性能有很大的负面影响. 3.天线的空间辐射会被主板的金属元件(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。会造成整机产生一定的杂散,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。因此要求此类元件有良好的接地,消除或降低二次辐射。

二、机壳的设计 由于手机内置天线对其附近的介质比较敏感,因此,外壳的设计和天线性能有密切关系。外壳的表面喷涂材料不能含有金属成分,壳体靠近天线的周围不要设计任何金属装饰件或电镀件。若有需要,应采用非金属工艺实现。机壳内侧的导电喷涂,应止于距天线20mm处。对于纯金属的电池后盖,应距天线20mm以上。如采用单极天线,面板禁用金属类壳体及环状金属装饰。电池(含电连接座)与天线的距离应设计在5mm以上。 三、天线结构 1)PIFA天线基本注意: 1,天线空间一般要求预留空间:W(宽),L(长),H(高)其中W(15-25mm)、L(35-45mm)、H(6-8mm)。其中H和天线谐振频率的带宽密切相关。W、L决定天线的最低频率。如果天线面积如下: 双频(GSM/DCS):600x6~8mm 三频(GSM/DCS/PCS):700x7~8mm 满足以上要求则GSM频段一般可能达到-1~0dBi,DCS/PCS可达0~1dBi。当然高度越高越好,带宽性能得到保证。 2,内置天线尽量远离周围马达、SPEARKER、RECEIVER等较大金属物体。有时候有摄像头出现,这时候应该把天线这块挖空,尽量作好摄像头FPC的屏蔽(镀银襁),否则会影响接收灵敏度。尽量避免PCB上微带、引线等与天线弹片平行。

天线设计毕业论文

第一章绪论 一、绪论 1.1 课题的研究背景及意义 自古至今,通信无时无刻不在影响着人们的生活,小到一次社会交际中的简单对话;大到进行太空探索时,人造探测器与地球间的信息交换。可以毫不保留地说,离开了通信技术,我们的 生活将会黯然失色。近年来,随着光纤技术越来越成熟,应用范围越来越广。在广播电视领域, 光纤作为广播电视信号传输的媒体,以光纤网络为基础的网络建设的格局已经形成。光纤传输系统 具有的传输频带宽,容量大,损耗低,串扰小,抗干扰能力强等特点,已成为 城市最可靠的数字电视和数据传输的链路,也是实现直播或两地传送最经常使用的电视传送 方式。随着全球通信业务的迅速发展,作为未来个人通信主要手段的现代通信技 术引起了人们的极大关注,我国在移动通信技术方面投入了巨大的人力物力,我国很多地区的电力通信专用网也基本完成了从主干线向光纤过度的过程。目前,电力系统光纤通信网已成为我国规模较大,发展较为完善的专用通信网,其数据、语音,宽带等业务及电力生产专业业务都是由光纤通信承载,电力系统的生产生活,显然,已离不开光纤通信网。 无线通信现状另一非常活跃的通信技术当属,无线通信技术了。无线通信技术包括了移动通信技术和无线局域网( WLAN )技术等两大主要方面。移动通信就目前来讲是 3G时代,数字化和网络化已成为不可逆转的趋势。目前,移动通信已从模拟通信发展到了数字移动通 信阶段。无线局域网可以弥补以光纤通信为主的有线网络的不足,适用于无固定场所,或有线局域网架设受限制的场合,当然,同样也可以作为有线局域网的备用网络系统。WLAN ,目前广泛应用 IEEE802.11 系列标准。其中,工作于 2.4GHZ频段的 820.11可支持 11Mbps 的共享接入速率;而802.11a 采用 5GHZ 频段,速率高达 54Mbps ,它比802.11b 快上五倍,并和 820.11b兼容。给人们的生活工作带来了很大的方便与快捷。 在整个无线通信系统中,用来辐射或接收无线电波的装置成为天线,而通信、雷达、导航、广播、电视等无线电技术设备都是通过无线电波来传递信息的,均 需要有无线电波的辐射和接收,因此,同发射机和接收机一样,天线也是无线电技术设备的一个重要组成部分,其性能的优良对无线通信工程的成败起到重要作用。天线的作用首先在于辐射和接收无线电波,但是能辐射或接收电磁波的东西不一定都能作为天线。任何高频电路,只要不被完全屏蔽,都可以向周围空间或多或少地辐射电磁波,或从周围空间或多或少地接收电磁波,但是任意一个高频电路并不一定能用作天线,因为它的辐射或接收效率可能很低,要能够有效地辐射或接收电磁波,天线在结构和形式上必须满足一定的要求。快速发展的移动通信系统需要的是小型化、宽频带、多功能 (多频段、多极化 )、高性能的天线。微带天线作为天线 家祖的重要一员,经过近几十年的发展,已经取得了可喜的进步,在移动终端中采用内置微带天线,不但可以减小天线对于人体的辐射,还可使手机的外形设计多样化,因此内置微带天线将是未来天线技术的发展方向之一,设计出具有小型化的微带天线不但具有一定的理论价值而且具有重要的应用价值,这也成为当前国际天线界研究的热点之一。

怎么改善手机天线的辐射性能

在移动手机里,天线直接影响了手机的可通讯能力,直接决定了手机的射接收性能,甚至 天线设计的好坏决定了该手机在市场的生存空间。在国外,品牌手机设计生产厂家普遍比较重视天线的前期研发与设计,他们多与参股与控股的形式培养一天线设计与生产研究所或专业电小天线设计公司,所以象三星,苹果等知名品牌总能在特定的环境下设计出性能优良的天线,把手机ID与一流功能完整的结合。 在国产手机中,目前只有为数不多的大公司比较重视天线的设计与制造,多数中小企业只是把天线视为普通的硬件,在空间上压缩再压缩,在性能上低劣又低劣,最终的结果是手 机的客户或终端消费者无法接受手机的“可通话”性能,导致项目的流产或重新设计,造成资源及人力的浪费及商机的流失,大大的降低了企业的综合竞争力。 专业的分析,天线性能的好坏大致由以下几个因素来影响: 空间 行业内有一絮语“多大的空间决定多少的性能”,足够的可实行空间对天线来说是必须的。关于天线的可设计空间,建议客户在方案设计前期多与天线设计工程师做深入的沟通, 了解天线的布置与潜在的问题点,以期位置的预留。天线工程师在设计过程中已经有相当 的设计经验,哪些布局对天线的设计是有利,哪些空间的对天线的性能有更大的提高,对新的方案定义是必须的。同时多参考几家天线设计公司的建议,更有利于天线空间的合理 性分配,来更完整的分配天线的空间。

关于天线的可利用空间,经常会遇到天线设计公司与手机整机商为了提高天线的性能争取天线的空间布局,只有绝少部分的设计公司会满足天线空间的基本要求,而绝大部分的设计公司会以手机完全、功能的名义尽可能的压缩天线的空间,后果是单款案件会频繁的更换天线设计公司,结果还是天线的性能达不到一定的要求、案目流产,怪恨天线设计公司的能力太差,等等。 我们都知道现在的手机天线都是偶极子天线发展演变而来的,天线不可能在无穷小的空间实现功能,天线一定需要一个相对开放宽阔的空间,可以这么的说,还没有一个人可以完成“手机天线零空间”这个课题。 EMI EMI(Electro Magnetic Interference) 在电子行业是一个普遍的问题,很多的问题点都是因为相关的处理没有很好的执行,或者深入的考虑。在手机天线由外置天线过度到内置天线的初期,很多的手机设计公司普遍遇到了手机的动态接收灵敏度的问题,可能设计的原理图与以前外置天线之PCB的原理图是一致的,但是内置天线遇到了与灵敏度的问题,因为什么? 当时一般的公司都认为是天线的问题,很少有人怀疑是自己设计的方案的问题。问题点是电路或其它的元器件对天线辐射的相互干扰,该干扰在手机动态接收过程中会影响手机的接受质量。 在误码率的参考下,导致动态灵敏度偏低。EMI的问题一般不会影响天线的辐射功率,同理不会影响天线的辐射效率,但是对天线的接收性能存在很大的隐患,因此做好电路的

GSM手机外置天线的原理及制做

GS M 手机外置天线的原理及制做 班万荣 (华宇科技(南京)有限公司 江苏南京 210003) 摘 要:手机在人们的生活中起着越来越重要的作用,而手机在发送接收信号时性能的好坏,一定成度上取决于射频电路天线部分的设计。介绍了GS M 频段手机外置天线的原理和电气特性要求,及依据天线工作原理工厂对手机天线的检验方法。 关键词:外置天线;EGS M ;DCS 中图分类号:TN 929153 文献标识码:B 文章编号:1004373X (2005)0110503 Pr i nc iple and M ak i ng of GS M M ob ile Phone Exposed An tenna BAN W an rong (A ri m a Techno l ogy (N anjing )Co 1L td 1,N anjing ,210003,Ch ina ) Abs tra c t :M ob ile phone is mo re and mo re i m po rtan t in peop le ′s living ,and the perfo rm ance of mob ile phone tran s m itting and receiving signal is determ ined by design of an tenna part of R F circu it in som e respects 1In th is paper p rinci p le and electric characteristic dem and of GS M mob ile phone expo sed an tenna is in troduced ,and in specti on of mob ile phone an tenna acco rding its w o rk p rinci p le is also to ld 1 Ke yw o rds :expo sed an tenna ;EGS M ;DCS 收稿日期:20040920 1 GS M 手机外置天线的原理 手机天线对整个手机来说是一颗机构电子料,他的外观同工业设计有关系。这里着重讲述手机外置(expo sed )天线电气方面的原理及制做。 当电能量加到并联谐振网络上时,并联谐振网络就会向外发射一定频率F =1 2ΠL C 的电磁波。当并联谐振网络处在电磁场中,他会产生一定频率F =1 2ΠL C 的电能量,且频率F 与电磁波频率一致时,产生电能量相对最大。手机天线就是运用这样的电气原理,为了更好地发送和接收电磁波,将并联谐振回路中的电容两个板极打开,以电感为振子。电容性以分布容性实现,因中国的全球通波段和欧洲一致,EGS M (低发高收880 ~915M H z 及925~960M H z )加DCS (发1710~1785M H z ,收1805~1885M H z ),总对天线来说要求D ual Band (880~960 M H z ,1710 ~1880M H z )。故电感为一个有两种疏密度的线圈,以满足两波段频率发送接收的需要。 图1  若是做三频天线,因PCS 频段与DCS 频段接近,只需在DCS 频段上扩展就可以。调节手机天线电气性能时, 需要一只最终定型的手机(所有其他部件不再会改变)制作手机天线测试工具,在其天线连接的部位引1根钢管线出来安装S M A 头。通过接校准过单端口S 11参数的矢量网络分析仪A ginlent 8753来显示天线在两个频段的S 11特性,应该在有用频段内小于-10dB ,测试时周围不应该有金属反射面,有些厂商EGS M 频段做不到小于-10dB ,那最低要求也要做到小于-8dB 。 若满足不了S 11特性,就要通过改变线圈的长度和疏密度及手机内部PCB 板匹配网络来满足S 11参数特性。参数达标后,将线圈固定并拍照记录下线圈的长度和疏密度,使之可用以大量生产,并记录下匹配网络各被动器件参数用于手机内部PCB 板匹配网络制作。若是翻盖手机, S 11在闭合和打开时都满足所测标准,主要考察打开时的S 11。S 11与V S W R 有对应换算关系。调好S 11后,还要 测其增益与方向性,这就要求在3D 或2D cham ber 里测试,绘出图形,再换算成理论要求平均增益,接近于0dB 。但实际做不到,一般要求EGS M 频段不小于-1dB ,DCS 频段不小于-2dB 。内置天线更低为-4dB ,另外SA R 测试也要达标,这要求在专用的SA R 实验室测试(实验室必须具有国际认证资格)目前国家并没有做强制要求。 因为要做到电气性能达标,线圈必须大于一定长度,所以天线外露出机壳的部分必须大于1614mm ,但是把线圈缩入机壳内的除外。除装配合格外,手机外置天线要做落甩实验,直板机从高度为115m 落下,折叠机为112m 。经落甩后机构电气性能都不能改变。 5 01《现代电子技术》2005年第1期总第192期 电子技术应用

LTE手机MIMO天线设计

2013 International Workshop on Antenna Technology (iWAT A MIMO antenna for mobile applications Di Wu(1, S. W. Cheung(2, T.I. Yuk(2 and X.L. Sun(2 (1Department of Electronic Engineering, The City University of Hong Kong, Hong Kong andy_110.student@https://www.sodocs.net/doc/a915519704.html, (2Department of Electrical & Electronic Engineering, The University of Hong Kong, Pokfulam Road, Hong Kong [swcheung, tiyuk, xlsun]@eee.hku.hk Abstract — A multiband Multiple-Input Multiple-Output (MIMO antenna for mobile phones applications in the next generation is proposed. The proposed MIMO antenna consists of two identical elements, each having three branches to generate two frequency bands, a wide higher and narrow lower frequency bands. Simulation results show that these two frequency bands can cover the lower band for Long–Term Evolution (LTE, the DCS1800, PCS1900 and UMTS-2100 bands, the Wibro Band, the 2.4-GHz band for the WLAN system and also the upper band for the WiMAX. By cutting a slit on the printed circuit board (PCB serving the ground plane, a great enhancement of isolation between the two antenna elements can be achieved for the two frequency bands. Index Terms—MIMO antennas, multiband antenna, isolation, Long–Term Evolution (LTE, mobile terminals, slit, WiMax, WLAN I. I NTRODUCTION Multiple-Input Multiple Output (MIMO technology has been considered as one of the attractive methods to fulfill the ever-increasing demand for wireless channel capacity,

天线设计毕业论文,DOC

欢迎阅读第一章绪论 一、绪论 1.1课题的研究背景及意义 自古至今,通信无时无刻不在影响着人们的生活,小到一次社会交际中的简单对话;大到进行太空探索时,人造探测器与地球间的信息交换。可以毫不保留地说,离开了通信技术,我们的生活将会黯然失色。近年来,随着光纤技术越来越成熟,应用范围越来越广。在广播电视领域,光纤作为广播电视信号传输的媒体,以光纤网络为基础的网络建设的格局已经形成。光纤传输系统具有的传输 辐射电磁波,或从周围空间或多或少地接收电磁波,但是任意一个高频电路并不一定能用作天线,因为它的辐射或接收效率可能很低,要能够有效地辐射或接收电磁波,天线在结构和形式上必须满足一定的要求。快速发展的移动通信系统需要的是小型化、宽频带、多功能(多频段、多极化)、高性能的天线。微带天线作为天线家祖的重要一员,经过近几十年的发展,已经取得了可喜的进步,在移动终端中采用内置微带天线,不但可以减小天线对于人体的辐射,还可使手机的外形设计多样化,因此内置微带天线将是未来天线技术的发展方向之一,设计出具有小型化的微带天线不但具有一定的理论价值而且具有重要的应用价值,这也成为当前国际天线界研究的热点之一。

因此,一副实用且性能良好的天线既要满足系统易于集成化的要求,同时也要满足各个系统的兼容性、可靠性要求,即为对天线小型化、宽频带、多频带的设计要求,因此本文主要对现代无线通信系统的多频带、宽带、超宽带天线进行研究和设计。 1.2微带天线的发展概述 早在1953年G. A. DcDhamps教授就提出利用微带线的辐射来制成微带微波天线的概念。但是,在接下来的近20年里,对此只有一些零星的研究。直到1972年,由于微波集成技术的发展和空间技术对低剖面天线的迫切需求,芒森(R.E.Munson)和豪威尔(J.Q.Howell)等研究者制成了第一批实用的微带天线[1]。随之,国际上展开了对微带天线的广泛研究和应用。1979年在美国新墨西哥州大学举行了微带天线的专题目际会议,1981年IEEE天线与传播会刊在1月号上刊载了微带天线 80 年代中, 1.3 1.4 第三章多频带天线设计 3.1天线多频化实现技术 3.2基于分形结构的多频微带天线设计 3.1.1 三、微带天线的小型化技术 天线作为无线收发系统的一部分,其性能的优劣对整个系统的性能有着重要的影响。微带天线带宽相对较窄,通常低于3%,而无线通信技术的发展,特别是高速数据传输系统以及军用宽带无线系统的发展,要求天线具有更高的带宽。同时在随着电路集成度的提高,系统对天线的体积有着

一篇手机天线设计的经典文章

一篇手机天线设计的经典文章一篇手机天线设计的经典文章 第二类天线天线天线,例如,倒置F 型平面天线天线 天线(PIFA),它装在地线上面。由于这种天线天线使用印刷电路板上面的空间,因而,这类天线天线天线用得最普遍。混合绝缘体天线天线天线就是把绝缘体天线天线天线和PIFA 结合在一起,它和PIFA 一样,装在接地面的上方时,能够工作(图1)。 天线 天线的位置 电讯产业多年来在长条型手机手机手机上的经验告诉我们:最好还是把天线天线天线安装在手机手机手机的顶部。这么做的原因是:如果你的手把天线天线天线挡住时,你发会现手机手机 手机的性能会迅速下降,而如果天线天线天线装在手机手机 手机的顶部,那它几乎就不会被挡住了。 如今,情况已经发生了变化,我们需要用新的思路去设计设计设计新手机手机 手机的外型。通常情况下:现在只有两种类型的手机手机手机——长条型手机手机手机和翻盖型手机手机手机,或者折叠型手机手机手机。最近,又出现了新型的手机手机手机,比如,滑盖型手机手机手机和旋转型手机手机手机。旋转型手机手机 手机的两个部分可以围绕着一个轴转动。所有这种由两个部分组成的手机手机 手机使问题变得更复杂了:他们都必须在打开和合上两种状态下工作,而这种问题不会出现在长条型手机手机手机上。从电气的角度讲,这两种状态是不一样的,这就是说,在这两种状态下,手机手机手机的性能都必须符合要求。 天线天线设计设计设计师一直非常关注天线天线天线周围的元器件。现在的手机手机 手机都做很紧凑,因此,像电池和照相机部分常常紧挨着天线天线天线。相邻的元器件一般在很大程度上是决定产品性能的关键。对于不同的手机手机手机,它们的影响是不一样的,但是,都会严重地降低天线天线天线的性能。结果是,在开发过程的后期,设计设计设计师不得不对部分手机手机手机的零部件重新进行设设计。 天线天线会在任何紧挨着天线天线天线的导体里感应电流。手机 手机里的导体分为两种。第一种是印刷电路板总成,它包括了印刷电路板和它的屏蔽。这些互相连接的导体形成一个大导体,构成一个能改善天线天线 天线性能的地。第二种导体由更小的分立元件组成,他们通过像导线和柔性印刷电路板(FPCB)这些连接件连接到印刷电路板上。应当避免在这些元件上产生激励电流,因为元件或者关联电路会有能量损失。由于在设计设计设计时,往往没有把这些元件或电路考虑进去,因此,能量损失通常都比较大。 连接方法 遵循设计设计 设计指南,可以避免这些元件可能带来的问题。 需要用许多导线的内部连接通常用FPCB 来完成的。例如,FPCB 往往用来连接照相机。当把FPCB 放到天线天线天线附近时,我们就要特别小心,因为FPCB 和天线天线 天线二者之间的耦合,可能会影响天线天线天线的性能。但是,只要对FPCB 或是对天线天线 天线做一个很小的改动,就能够解决这个问题。只要FPCB 的位置固定好,问题也许不大。但是,如果FPCB 没有固定好的话,那么,问题就会很严重。举一个例子,和一个可以自由旋转的照相机的连接时,如果其中的FPCB 可以弯成许多不同的形状,那么,评定其效果的任何实验都是不能重复的。在这种情况下,要在 FPCB 上面做点什么就非常困难。只需要几根导线进行的连接,就像连接到扬声器那样,往往用很简单的方法进行连接,例如,在每个端点焊上弹性触点或金属线。通常情况下,天线天线天线设计设计 设计师更喜欢使

金属材质机身手机天线设计(

正文 金属材质机身手机天线设计 (2015-3-1 17:14) 标签:金属机身手机天线设计 4G 立体电路苹果 金属材质机身手机天线设计 有限的手机空间,需要容纳更多的天线。4G起来后,运营商要求5模十频,新机需要兼容3G、2G,且MIMO需要两幅天线,这使得手机中天线种类更多了,电磁环境恶化,尤其是手机外观金属件面积增大后,天线工程师、结构工程师如何调试出符合入网要求的智能手机,遇到了空前的挑战。本文梳理了最近这类技术和工艺,供设计者参考: 目前,手机中频段划分为 LTE (700 MHz), GSM (850MHz/1.9GHz), Wi-Fi (2.4 GHz), Bluetooth (2.4 GHz), GPS (1. 575 GHz)、FM88-108Mhz 2.5 –2.7 GHz band support for FDD LTE 3.4 –3.8 GHz band support for TDD LTE 总之,从700 MHz to 3.8 GHz是4G手机的工作频段

二、手机外观的金属化优劣 1、外观美,手感好! 苹果、华为、小米、VIVO都采用类似的金属外框架和底部金属材质工艺,金属材质有光泽、手感好 满足了用户对审美要求。

2、全金属化机身,导致手机射频指标难保障。 无论制造商如何解释,这类产品的信号总不如塑胶、玻璃材质的手机,因为,这类手机的边框充当了天线,天线手握和收不握时,收发信号有差异,天线辐射效率见下图: 手握时候,效率由45%下降到15%左右。

于是,一些手机采用头尾部是塑胶的结构,中间是金属工艺来规避手握天线的缺陷。 三、金属化机身的天线设计方法Design Methodology 1、金属外框架分段 根据频段,把手机外框一般划分为三段,采用模内注塑工艺成为一个整体

改善手机天线辐射性能的经验总结

改善手机天线辐射性能的经验总结 在移动手机里,天线直接影响了手机的可通讯能力,直接决定了手机的射接收性能,甚至天线设计的好坏决定了该手机在市场的生存空间。在国外,品牌手机设计生产厂家普遍比较重视天线的前期研发与设计,他们多与参股与控股的形式培养一天线设计与生产研究所或专业电小天线设计公司,所以象三星,苹果等知名品牌总能在特定的环境下设计出性能优良的天线,把手机ID与一流功能完整的结合。 在国产手机中,目前只有为数不多的大公司比较重视天线的设计与制造,多数中小企业只是把天线视为普通的硬件,在空间上压缩再压缩,在性能上低劣又低劣,最终的结果是手机的客户或终端消费者无法接受手机的“可通话”性能,导致项目的流产或重新设计,造成资源及人力的浪费及商机的流失,大大的降低了企业的综合竞争力。 专业的分析,天线性能的好坏大致由以下几个因素来影响: 空间 行业内有一絮语“多大的空间决定多少的性能”,足够的可实行空间对天线来说是必须的。关于天线的可设计空间,建议客户在方案设计前期多与天线设计工程师做深入的沟通,了解天线的布置与潜在的问题点,以期位置的预留。天线工程师在设计过程中已经有相当的设计经验,哪些布局对天线的设计是有利,哪些空间的对天线的性能有更大的提高,对新的方案定义是必须的。同时多参考几家天线设计公司的建议,更有利于天线空间的合理性分配,来更完整的分配天线的空间。 关于天线的可利用空间,经常会遇到天线设计公司与手机整机商为了提高天线的性能争取天线的空间布局,只有绝少部分的设计公司会满足天线空间的基本要求,而绝大部分的设计公司会以手机完全、功能的名义尽可能的压缩天线的空间,后果是单款案件会频繁的更换天线设计公司,结果还是天线的性能达不到一定的要求、案目流产,怪恨天线设计公司的能力太差,等等。 我们都知道现在的手机天线都是偶极子天线发展演变而来的,天线不可能在无穷小的空间实现功能,天线一定需要一个相对开放宽阔的空间,可以这么的说,还没有一个人可以完成“手机天线零空间”这个课题。

分解4G智能手机天线设计的挑战

分解4G智能手机天线设计的挑战 2010年全球移动数据消费量增长了2.6倍。这是移动数据使用量连续三年接近3倍的增幅。到2015年,全球移动数据业务量有望增长到2010年的26倍。导致这种戏剧性增长的关键因素之一是智能手机和平板电脑的快速普及。全球移动数据用户希望他们的设备在全球任何地方都能高速联网。 这种期望给网络和设备性能带来了巨大的负担。在移动数据设备中,天线是接触网络的唯一部件,优化天线性能变得越来越重要。然而,智能手机和平板电脑中的4G天线设计所面临的挑战十分艰巨。尽管应对这些挑战有多种可行的解决方案,但每一种都会有潜在的性能折衷。 4G天线设计挑战 有许多因素会影响手持移动通信设备的天线性能。虽然这些因素是相关的,但通常可以分成三大类:天线尺寸、多副天线之间的互耦以及设备使用模型。 天线尺寸天线尺寸取决于三个要素:工作带宽、工作频率和辐射效率。今天的带宽要求越来越高,其推动力来自美国的FCC频率分配和全球范围内的运营商漫游协议;不同地区使用不同的频段。带宽和天线尺寸是直接相关的且效率和天线尺寸是直接相关的--这通常意味着,更大尺寸的天线可以提供更大的带宽和更高的效率。 除了带宽外,天线尺寸还取决于工作频率。在北美地区,运营商Verizon Wireless和ATT Mobility选择推广的LTE产品工作在700MHz频段,这在几年前是FCC UHF-TV再分配频段的一部分。这些新的频段(17,704-746MHz和13,746-786MHz)比北美使用的传统蜂窝频段(5,824-894MHz)要低。这个变化是巨大的,因为频率越低,波长越长,因而需要更长的天线才能保持辐射效率不变。为了保证辐射效率,天线尺寸必须做大。然而,设备系统设计人员还需要增加更大的显示器和更多的功能,因此可用的天线长度和整个体积受到极大限制,从而降低了天线带宽和效率。 天线间互耦更新的高速无线协议要求使用MIMO(多入多出)天线。MIMO要求多根天线

手机天线设计

手机结构天线设计注意事项 A、外置天线空间要求 CDMA: 线圈尺寸Ø5.2*14mm GSM&DCS: 线圈尺寸Ø5.2*14mm GSM&DCS&PCS: 线圈尺寸Ø5.2*15mm GSM&DCS&PCS&WCDMA: 线圈尺寸Ø5.2*15mm CDMA&GSM&DCS&PCS&WCDMA: 线圈尺寸Ø5.2*15mm B、PIFA天线空间要求 PHS: H>6.5mm A>200mm² CDMA: H>7.0mm A>400mm² GSM&DCS: H>7.0mm A>450mm² GSM&DCS&PCS: H>7.0mm A>550mm² GSM&DCS&PCS&WCDMA: H>7.5mm A>650mm² CDMA&GSM&DCS&PCS&WCDMA: H>8.0mm A>750mm² 超薄直板手机应用PIFA的方案把PCB在天线区域截断,用一块良好接地的金属片紧贴手机Top面,使得PIFA的地降低;PIFA的patch则贴近Bottom面,这样可以充分利用手机内部的厚度。PIFA的高度要求还是不难满足的。 此种方案的缺点在于LCD的位置偏低,如果ID设计的卖点是大LCD且位置偏高,则不适合这种设计。 超薄直板手机应用单极天线的方案 采用单极天线方案的要点是有一块净空区域在板的端部,净空区域一般宽8mm。该区域没有地,且一般没有器件进入。 考虑ID设计要求出音孔不能太低,speaker或者receiver势必要进入上述的净空区域。折中的设计是不可避免的。问题在于寻求一个两方面都可接受的平衡点。 根据我们的实验判断认为,磁声器件在单极天线的净空区域内,在手机厚度方向拉远器件和天线的垂直距离没有明显的好处且增加手机厚度;而沿手机主板长度方向移动器件是有巨大作用的,2mm的距离足以增加1dBi的增益。 此种结构布局LCD可以放得较高,ID设计都比较符合时尚,但单极天线的性能可能由于较少的净空区,其它器件的影响,会大幅度的降低。 Speaker和Receiver的影响 Speaker和Receiver中间是一个线圈,长度约在40-50mm左右,加上不同长度的信号线可在不同的频段产生谐振,降低天线性能。 Speaker和Receiver本身的高频音频信号会在低频段产生干扰。 一般在两根信号线上各串联一个100nH电感,可有效消除其影响。 Motor和Camera的影响 Motor对天线性能影响很大,特别是在工作状态(震动)下。因此一般要求其距离天线馈点在

手机内置天线设计方案原理

手机内置天线设计原理 在手机制造商中,为什么大家公认NOKIA的手机信号好呢?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NOKIA和MOTO等大公司在天线与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,负责工程管理和主持工程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,到最后来“配”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4~5mm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FPC(FPC走线的时钟信号及其倍频容易成为带内杂散干扰),最好两面加接地屏蔽层。 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,消除或降低二次辐射。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。 机壳的设计 由于手机内置天线对其附近的介质比较敏感,因此,外壳的设计和天线性能有密切关系。外壳的表面喷涂材料不能含有金属成分,壳体靠近天线的周围不要设计任何金属装饰件或电镀件。若有需要,应采用非金属工艺实现。机壳内侧的导电喷涂,应止于距天线20mm处。对于纯金属的电池后盖,应距天线20mm以上。如采用单极(monopole)天线,面板禁用

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