全面屏手机天线设计难题如何解决,答案在这里

全面屏手机天线设计难题如何解决，答案在这里

从三星S8、iPhone X到小米Max2，越来越多的旗舰机型选择全面屏作为新一代智能手机的创新设计。虽然手机的外观设计感得到大幅提升，但其对天线设计也带来了巨大的难题和挑战。

日前，Qorvo中国区移动产品事业部销售总监Locker Jiang就这一问题做出了详细的分析和解答。

为什么选择全面屏作为下一代智能手机的创新?

Locker表示，如何让消费者有冲动去更换手机成为重中之重。一方面从16:9到18:9的屏幕转换，相当于5.9寸屏幕的智能手机与原有5.5寸的智能手机握感差不多，单手握的感觉变窄了。另一方面，全面屏还为消费者从外观和视觉带来全新的体验，这对于趋向同质化的智能手机市场来说是一种新的创新。

一般来说，天线是围绕着手机外框部分来说的，上面一个主天线，下面一个从天线。“影响天线最大性能的部分就在于你给天线留下多少空间”，Locker进一步解释，“天线空间如果大，它覆盖的频段也好、效率也好，本身的性能也就更好一些。但是全面屏挤占了天线的空间，挤压的结果使得天线效率变差，最终影响了TRP(Total Radiated Power)也就是天线的整体发射功率。”TRP的标准是由运营商规定，频段都有规定的数值，必须做到规定的T RP才能够通过场测，满足供应商的要求，不然你做不了。

举例说明，以前16:9的屏幕，最终给天线留下来的净空在7-9毫米，现在到18:9的屏幕时，留给天线的空间大概只有3-5毫米，甚至更窄。Locker强调道，这将考验每一个天线厂商的工艺水平，力求将智能手机屏幕的上下留出的空间做的越窄越好，否则天线部分的损耗是

比较大的。

从频段方面讲，天线越长就能够覆盖更低的频段，高频段反而对天线的尺寸要求不高。所以一旦天线空间受到挤压后，影响最大的便是低频，使得带宽变窄。从数字上来看就是TRP 的数值在下降，从16:9转变为18:9的屏幕时，像LTE B1、LTE B3、LTE B5这样一个TRP 的数字实际上已经不符合CMCC要求了，比CMCC要求低了。

从智能手机对MIMO、2CA、3CA、4CA和5G、以及低频600兆的需求来看，天线的个数还要不断增加。如果具备以上所有功能的话，智能手机原来只需2-4个天线，换做全面屏就要增加至4-7个天线，天线数量也在不断增加中。

无论从天线数量还是留下的天线空间来看，下一代智能手机的创新对其最大的影响就是TR

P。如何解决?

Locker从五大方向来解决全面屏带来的天线设计难题。第一是开源的方式，提高PA的功率，如果PA的功率大，即便被吸收掉一些，最终释放出去的还是多的。第二就是ET或者boost的方式，通过把电压升高以提升PA的功率。他进一步指出，如果把整个电路的功率提高，对滤波器、双工器也有特别的要求，需要支持更高功率的High Power Filter。还有就是利用Impedance Tuner(阻抗调谐)和Aperture Tuner(天线调谐)的方式，帮助提高天线的效率。

其实，全面屏的推广虽然对Qorvo这家射频厂商提出更多的挑战，同时也是创造了更多的机会。Locker指出，未来智能手机将需要更高功率的PA，需要额外的ET，需要更高功率的滤波器，需要更多的ACS tuner。RF前端元件的数量变得越来越多，对Qorvo来说是一种利好。此外，对于Qorvo这家技术先进型的公司来说，更愿意看到全面屏的到来，抓住市场机会，为智能手机厂商提供更多更好的解决方案。

以下是Qorvo中国区移动产品事业部销售总监Locker Jiang群访实录：

问：你刚刚讲有MIMO的介入，有些是全面屏，将来你这个空间，手机上还要用天线，那么你在这些措施以后，要增加PA，但你的体积有没有变化，因为这关系到你将来MIMO的部署。答（Locker）：体积，你是说。

问：芯片提高功率了，就是你的PA提高功率了，然后你又采取了这些措施，芯片的尺寸是变大了还是变小了，如果你变大的话，对MIMO的部署是否会有影响?

答（Locker）：我芯片不是放在下面的空间里的，是放在PCB板上的。最终挤占的是天线的位置。

问：相当于您的芯片还是放在板上，放在板上的话，那它这个板面积也没有变大，这个对于你们来说，在尺寸上会不会有影响?

答（Locker）：很好的问题，其实我们看到趋势是集成化产品越来越多，集成化产品的一大好处就是讲的那个size，体积会更小，就是在PCB板上。因为未来频段越来越多，然后LT E的频段也越来越多，包括5G，集频的更多了，实际上你要把所有的，你看你所有CA现在是两CA，后来三CA，四CA，其实频段确实是越来越多，而且更复杂，开关也越来越多，4x 4MIMO以后导致了这个你RX部分的这个天线还更多，滤波器、开关的数量也多，对尺寸来说一直是挑战。

我们解决的方式比如说在RX部分会提供一种接收模块，分集接收模块。那么在主发射这边我们还有很多这种PAMID的形式出现，所以我们也看到越来越多的旗舰机手机特别是那种比如说小米的Max2出来，它里面用的很多就是PAMID的，因为它要覆盖全球43个频段，4 3个频段那这个里面你要用多少的PA，多少开关，这个确实是太大了，所以说它最后选择用全球的形态出现，就是为了回应我们的质疑，怎么能够把这个射频端的Size变小，您提的非常好，就是有解决方法，就是提供各种集成的方案。

问：还有您说提高PA，但是电流又没有增加很大，那您这个PA是怎么提上去的?

答（Locker）：这个是通过ET的方式，就是用ET的方式把电压提高上去。

问：电压提高上去，那是不是功率对整个手机的功率，电源是不是就有要求?

答（Locker）：对，就是会有额外的一些cost，需要一个DCDC，需要一个bulk/boost那种，

升压，降压这样的一个产品。然后但是对于PA来讲，输入电压更高，输出功率自然就高了，

电流不会跟着上，如果是输入电压不高，然后非要推很高的功率，那电流消耗肯定要更大一些。

问：您做全面屏的方向是否需要额外的电源支持?

答（Locker）：不是电源，它是一个DC-DC的一个芯片。

问：就说我需要一个额外的DC-DC来支持?

答（Locker）：对，如果做ET就需要，也可以不做ET。如果用ET的方式来做更加容易实现一些，但是也可以不用做ET，就看怎么调，也可以用很多的ACS tuner来做。这里面有各种各样的方式，最终计算成本看怎样实现是最好的。

问：那您觉得全面屏它如果给天线留得空间太小的话，对于未来，就是说LTE后边的东西或者说到5G那边，强调智能天线的系统的时候，是不是存在了更大的难度?就是在这方面如果比如以后5G的时候，做智能天线或者说那种甚至做多径音天线的那种方式的时候，那么对PA这边会有什么影响?

答（Locker）：对，天线这一块，目前来看，就是据我们跟天线厂家的合作来看，更多看到的是ACS tuner其实确实是对它是有帮助的，所以是两个行业之间一起工作的方向。天线的效率怎么去提高，这肯定是天线厂一直在考虑的。我们更多的考虑是在目前天线的这种技术状况下，用什么样的方式使得手机厂商最终解决他的难题，这是我们考虑的问题。

问：就是说如果说天线技术去做调整的话，对于整个的PA，或者说这种射频的信号链那边的调整的话，您认为会有什么影响?

答（Locker）：就是刚才您看我这张图，如果天线的效率变好，其实最大部分是下面这个部分，就是说被天线吸收的这个部分变小了，那这样的话，对于我的PA的要求就会没那么高，但是问题是到5G的时候其实还是复杂的，还是有更多的需要，这个要看怎么计算，大体的方向，我刚才这个链路就是都是像翘翘板，就是一部分做得好了，另外一部分低了，这都是个翘翘板。不一定每一个方向都把它做得很好，只要最后TRP满足指标就好了，最终是TRP，这里边每一个地方都是一个去帮助它实现的一个手段。

问：通过提升功率来实现，对功耗这方面会不会带来一些影响?

答（Locker）：是的，如果说不用ET的方式，电流是会大的。

问：功耗增大的话，这是5G不愿意看到的，咱们有没有技术减小这个通讯模块的耗电量?答（Locker）：如果用ET的话，即使它功率很高，然后电流也不是那么大。

如果IoT的话是低功耗。但5G是一个很广的说法其实是，我觉得如果说是你到一个毫米波的范围里边，这个功耗可以问一下我们的工程师?毫米波情况下这个功耗会更大吗?

Qorvo工程师：其实在5G里面，没有强调说是低功耗，更强调的是速率带宽，所以从自身的器件来讲，我们会不同的方式去实现技术，通过做MIMO的技术，信号调制方式做的更高，然后功率是一部分，功率可以做得更好，覆盖更宽、更广一点。5G更强调其实是高带宽、高覆盖，至于同时带的这种因为他的前端是更复杂吗，它肯定会带来功耗的问题。实际上我们很多厂商已经在开始应用我们ET的技术，ET其实是可以省掉很多电，我们用ET跟现有的技术一比，电池大概可以省20-30%左右。其实现有市场上看，很多手机很多都是带ET的技术，功耗做的比较好。ET是解决功耗目前最好的手段。另外Locker说的我们集成模块的产品，因为既要高功率又不希望电流提高的话，集成模块可以带来更低的插损，就说你后面东西少了以后，天线出同样的功率，PA的功率会更低，电流也会降下来。

问：我想再问一下就是说，对于像毫米波，尤其是稍微高频一点的毫米波，比如说20多G，现在研究多的有60多G的，这种频率的毫米波，用在5G上的话，这种PA的设备是不是已经不太适合在手机上用了，手机上可能用到5G的时候，还是在6G赫兹左右这个频率上的一个范围?

Qorvo工程师：因为30G功率波也是5G这个方向，那肯定是可以应用在射频上的。

问：但是你们的电池会坚持多久?

Qorvo工程师：我们没有具体数据可以看，因为我们现在近些年看到的都是小于6G的，今年我们看到5G的研究方向，5G基本上我们分为小于6G到毫米波，分两个部分，近期我们看到推出的产品都是6G以下的。

答（Locker）：我们现在还没有具体数据，但是我的理解就是毫米波最主要是短距离传输，其实它功耗应该不会特别大。

答（Locker）：是，其实现在RF前端供应商这一家，基本上四家，大家看起来就是四家，B roadcom、Skyworks、Qorvo和Murata，大家都平分秋色，各有所为，各有一些技术特点，那么我觉得没有谁更领先，只能说大家都有一些方向，比如说大家都做集成化的产品。那么对于Qorvo来说，我们的技术特点是产品比较宽，就是在这个射频前端我们应用的产品技术比较宽，我们有PA，大家都有PA，但是我们现在有HBT5的这种新的工艺的PA，那么我们有滤波器吗，大家都有滤波器，但是我们除了SAW滤波器，我们有BAW滤波器，就我们刚刚的Avago和TDK有，有些是没有的。那么我们有开关的技术，所有的开关技术现在每家都有，但是Qorvo的开关技术是最先进的，因为首先它的市场占有率是最大的，我们在天线调谐市场占有率这一块70%以上的市场份额。这些其实，特别是这种开关产品，PA这个其实更多考验的是工艺，滤波器，我们的BAW和SAW滤波器，其实很多也是一代一代的工艺，工艺好了以后你才能够把这个产品做得很好。开关是一个很有意思，开关所有都是代工，基本都是外面做的。我们这几家，没有一家自己做开关的生产。但是我们在于创新，你怎么去做一些定义产品，比我们的同行能够更早的想出一些好的产品出来，然后去引导市场，这个是Qorvo做得非常好的在开关这一块。而且我们做非常全系列的产品，其实很多都针对客户的一些特别应用，我们今年得过vivo的一个创新奖。我们的创新能力很强，就是很多的好的产品的设想我们可以提供给客户，我觉得这个是我们非常强的部分。

所以我们大家都在往前跑，不能说今天我跑得比别人快，大家都在往前跑，一段时间可能我跑的前面一点，那我就可以多一点市场份额。一段时间我们的竞争对手跑到前面去，他就多了市场份额，但是总体大家是良性的发展，我觉得这个是很好。不知道这样回答，算不算回答你的问题。

问：Qorvo今年或在未来几年，针对中国市场有哪些策略或者手段帮助中国本土一些手机厂商去把射频做好，会提供哪些支持?

答（Locker）：其实我们跟我们的客户其实走的非常紧密，因为团队整个很多的，比较好的一点其实我们现在中国区域这些都是几大客户，都是很有名的这几大客户，其实我们跟他们的关系非常良好，都是主力的重要的合作伙伴。那么主要来讲一个是其实我们跟得很紧，跟紧的是技术潮流比如这个全面屏的事情，我们就是在提供我们的方案，来帮助他们去解决他们的难题，这也就是我们一直在做的工作，也是我们未来要做的工作，包括我们在讨论5G，包括我们的IoT，我们IoT也有很好的方案，当然这个跟手机没有什么关系，是我们公司另外一个领域的，那么在手机这一块其实最主要的还是，我们现在看到的趋势就是高功率的P A，包括高功率的滤波器，这都是我们看到客户有这个要求了，其实已经提出这个要求，这是个明确的方向。比如说ACS tuner,刚才我讲到这几个，其实我这个正好是现在和明年一年都是我们的重要客户他提的要求，当然还有一部分就是我们的PAMID，集成化的产品，这是另外一个系列的产品。

所以总体来讲就是技术上我刚才讲的三个部分，PA、滤波器、开关，还有一个产品形态上，就是这种集成化的模块，集成化模块还会有一些演进，那么以后有机会可以再聊。

问：您觉得，看您上面，包括那个图上第三个是汽车，因为汽车现在自动驾驶、无人驾驶或者车联网其实对于整个的PA需求也是很大的?

答（Locker）：对。

问：那在这方面，PA的需求跟手机端有什么不同的地方吗?

答（Locker）：车联网现在更多的是4G的模块这种，它可能更多的是对于这个安全性、可靠性的要求是更高的。

问：传输上没有什么区别?

答（Locker）：没有什么区别，是一样的。

问：我还想问一个就是关于手机这边的，就是说除了全面屏以外，就像刚才这位记者说的一样，其实现在手机的功耗也是一个挺尴尬的问题，因为有一个趋势大家希望全面屏越大越小，但是很有另外一批人希望能够恢复到以前那种2G功能机那种，说我一部手机我能两天、三天，它才可能保证，尤其是我不需要那么多、那么炫的屏幕那么多的娱乐应用那些东西，但是我能够希望它能够保障三天、四天待机，而且保证稳定。那么对这方面PA的系统，您觉得怎么解决这样的问题，保证它整个的通信系统更好地又更高效地又更省电的工作。

答（Locker）：刚才我已经讲了，通过ET的方式，ET是很好的方式。通过ET，满足你的基本需求，比如4G，比如你有更多的CA，除非你回到2G但是不可能的。假如往前走的话，那么这样的话ET是一个平衡，还有PAMI，因为我们的这个insertion loss比较好一些，所以整个链路里边会更低一些，这样整个功耗的消耗，电流会低一些，功耗的消耗会小一些。问：那您觉得就是说对未来来说，就是说这两种不同的趋势，不同的需求，对您这边是需要用不同的产品去满足，或者是去做一些不同的方案去满足。

答（Locker）：不同的方案来满足，更多是方案，产品的话，方案是更好的一种方式去解决这样一个兼顾两头这样的问题。

问：但是你方案的话，模块化的成本如何看，对比它的灵活性、差异?

答（Locker）：这个要看最终成本。我们现在来看的话，旗舰机可以承受多一点成本压力，它会考虑用模块化的产品来做，那么如果频段少一些，这种入门级或者是中低端手机不需要这么多频段，它会更多选择分离式的方式来做。

问：您觉得就是说在整个PA的材料这边，或者说PA因为材料刚才也说了短期内还是用Ga As，但是在GaAs这个材料其实也不停地在更新、在换代，那么您觉得因为我们知道Qorvo 以前自己会研发这些材料的东西，也会跟外边合作这些东西，那么未来这个研发成本越来越贵的话，那么Qorvo会怎么去摊薄这些研发成本?

答（Locker）：我们工厂产能还很大，其实更多的是工艺的更新，目前都是HBT，我们有第四代、第五代的产品，兼顾到功率输出，当然也会考虑到电流消耗，后面可能还会有HBT6，这种其实功率更新就是为了兼顾两头，能够做得更好一些。这种raw material是非常有挑战的问题，我只想说工艺的更新是我们的方向，一直是我们的方向。

问：您说到工艺的更新，就是FDSOI射频的这个前景您怎么看?

答（Locker）：SOI现在我们用的很多，在开关上都是SOI的，然后CMOS的这种其实我们之前也是有这样的产品，是两条路在走实际上，CMOS我们也在持续的发展，但是更多的CM OS我们是针对于一些更低成本的市场来做，我们会做这样的市场，但是希望有更好的性能的市场，那么我们还是会在GaAs上来做。

问：手机现在后壳有玻璃，这个对射频来说是好事，原来金属对天线不好，还有陶瓷。

答（Locker）：是的。

问：但现在如果说原来金属的问题，它把天线刻在后面，如果到5G、6G这样，他是否还能继续这样的，就是它有个中框刻在上面。

答（Locker）：当然5G是有可能的，也有可能把天线做在后盖上，然后我就卖PA就好了，他有可能捆绑作用模块就完了，这是有可能的。

延伸：全面屏下的天线工艺——LDS

全面屏下的天线设置一直是行业关心的问题，事实上难度全在手机的设计上。不过，作为天线制作工艺的LDS，确是一个需要全面了解的好工艺。

LDS工艺发展至今已经比较稳定成熟了，相对其它传统工艺，LDS具有成品体积小，制程简化，研发制造时间短，制程稳定。环保，精确度高等技术优势。目前已经广泛应用于智能手机天线、笔记本电脑天线，医疗设备传感器、汽车设备传感器、电子电气等产品中。

首先，LDS到底是什么？

LDS-激光直接成型技术，是指利用数控激光直接把电路图案转移到模塑塑料原件表面上，利用立体工件的三维表面形成电路互通结构的技术。

LDS材料是一种内含有机金属复合物的改性塑料，经过激光照射后，使有机金属复合物释放出粒子。

那么，LDS的工艺流程又是怎样的？

(LDS工艺流程)

1.金属氧化物的制备：

有机金属复合物的特性：（1）绝缘性；（2）不是催化性活性剂；（3）可以均匀的分散在塑料基体中：（4）激光照射后能释放出金属离子；（5）耐高温；（6）耐化学性；（7）低毒；（8）无溢出，无迁移。

2.LDS专用料的制备：

(LDS专用料的制备流程)

3.开模与注塑：

模厂根据终端客户的需求和LDS专用料的要求开模和注塑。

①镭射区域不能设计垂直面，要适当的设计斜坡，斜坡与垂直线的角度应大于等于30°以上。

(镭射区域设计斜坡与垂直线30°以上)

②镭射区应尽量避开分模线，以免后续给镭射工艺带来断线的致命影响。

③分模线的高度上限不能超过0.05mm。

④导通孔应该设计为锥角，锥角角度应为大于等于60°的角度，导通孔的最小直径应为0. 2mm，孔边可倒半径为0.15mm的圆角。

⑤塑胶素材表面不应做抛光处理，粗糙度为Rz5-10um，符合LDS制程要求。

⑥塑胶成品素材尺寸公差要求不能超过0.02mm平整度一致度要求要高.

4.LDS镭雕：

注塑成型后的素材到镭雕线完成镭雕过程；

(LDS材料镭雕，化镀示意图)

（1）导电线路设计须知

①尽可能的将线路设计在同一个面，曲面平面不受限制，拿一个长方体素材来说，拐角相连的线路非常影响LDS生产效率，若能改为在两条对边上就可以提高生产效率，尤其是较大机壳。

②镭射线路最细可设计为0.2mm左右。

③线路之间的间距最小0.5mm左右，防止后续化镀过程中产生溢镀而造成线路短路。

④线路边到塑胶壳边的距离为最小0.1mm左右。

⑤线路边到塑胶壳墙体边的距离为1-2mm左右，（防止镭射过程中因金属粉尘溅到壁上而产生溢镀）。

⑥平坦面相对曲面镭射可能会给化镀厚度及粘附力带来不同的影响，平坦面镭射效果比曲面效果好。

（2）LDS过程应注意事项

①首先确认要导入镭雕设备LDS STP文件中的3D线路应为零厚度的。

②导入图案后先验证夹具的稳定性。

③调试过程中不能轻易修改设计好的线路，只要改动0.1mm都有可能会给后面的RF性能测试带来影响。

④参数的设置也很重要，能量与激光运行速度、频率设置的合理性以及显微镜下观察镭射后的表层不能有烧焦和能量不足带来的外观不良，这将会给后面化镀带来严重的影响，也将直接影响性能测试。

⑤当一个产品要用多个POS才能完成时，首先应考虑夹具旋转的角度，在程序里应设置为角度是从小到大或从大到小依次旋转，来节省加工时间提供生产效率。

⑥从设备光学Z轴与机械Z轴综合考虑多个POS机械Z轴值，尽量控制机械Z轴的运动最小范围。

⑦Hatch线的宽度在镭射效果允许的情况下尽可能的设置宽一点，（一般设置在0.03-0.05 mm）以减少加工时间，提高生产效率。

⑧复杂的产品需要2个工作台才能完成的，尽量考虑将两边的加工图案分布均匀，合理安排镭射与拆装产品时间，做到人与机器在时间上互不相等，从而提高生产效率。

LDS尺寸公差，一般情况，线路与线路之间为±0.1mm，线路到塑胶壳边缘为±0.15mm。

5.化学镀金属

已镭雕完成的素材到化镀线完成化镀过程；

（1）化镀前LDS产品储存要求

①镭雕好的产品应放置于湿度<60%的环境中，并尽快送至下一工序，如储存时间较长或湿度较大，应用塑料封存。

②禁止用手直接接触产品镭射面以防氧化。

③针对每款产品定制相对应的塑胶托盘，以防止产品在运输过程中挪动而将产品刮花。

(2)LDS产品化镀要求

①一般产品都是镀铜底再镍覆盖，部分产品应客户要求要镀金。

②镀层厚度一般为：Cu6-12μ、Ni2-4μ、Au O.1-0.2μ。

③通过百格测试与盐雾测试来验证镀层是否脱落。

④镀层厚度一致性要好。

⑤无明显溢镀，尤其是线路与线路很窄的地方溢镀很容易出现短路。

⑥镀层表面不能有明显的脏污或镀层发黄、发暗等色差问题。

⑦镀层表面不能用手直接接触，以防氧化。

6.喷涂等二次加工：

化镀后的成素材测试相关性能；例如百格测试，RF测试，保证产品性能，为后续的喷涂等二次加工做好准备。

①部分产品化镀后需要喷涂。

②喷涂厚度一般为：底漆4-5μ、面漆8-20μ不等。

③喷涂后的部分产品如手机天线类的，还需组装一个扬声器配件类，然后将组装好的产品进行性能测试。

总的来说，LDS技术实现的关键因素包括三个，首要必须有对镭雕激光敏感的LDS专用料作为基材；二是电路设计及激光雕刻系统；最后是良好有效化镀系统及过程控制。

第一讲 天线基本原理

第一讲天线基本原理 1、天线的基本概念 1．天线的作用 在任何无线电通信设备中，总存在一个向空间辐射电磁能量和从空间接收电磁能量的装置，这个装置就是天线。 天线的作用就是将调制到射频频率的数字信号或模拟信号发射到空间无线信道，或从空间无线信道接收调制在射频频率上的数字或模拟信号。 2．天线问题的实质 从电磁场理论出发，天线问题实质上就是研究天线所产生的空间电磁场分布，以及由空间电磁场分布所决定的电特性。空间任何一点的电磁场满足电磁场方程——麦克斯韦方程及其边界条件。因此，天线问题是时变电磁场问题的一种特殊形式。 从信号系统的角度出发，天线问题可以理解为考察由一个电磁波激励源产生的电磁响应特性。从通信系统的角度出发，天线可以理解为信号发射和接收器，收发天线之间的无线电信号强度满足通道传输方程和多径衰落特性。 3．对天线结构的概念理解 采用不同的模型，对天线可以有不同的理解。典型的模型比如：开放的电容 [思考] 野外电台或电视发射塔，无线电视或电台接收机，为什么能构成一个天线，其电流回路在什么地方？ 开放的传输线 从传输线理论理解，天线可以看做是将终端开路的传输线终端掰 开。 TM mn型波导 将天线辐射看做是在4π空间管道中传输的波导，则对应的传输波型是TM型波，但在传输过程中不断遇到波导的不连续性，因此不断激励

高次模。 由电磁波源和电磁波传输媒质形成电磁波传输的机构 波的形成都需要波源和传输媒质。在一盆水中形成机械波纹，可以使用点激励源产生波，并在水面上传播。波的传播特性只与媒质特性有关而与波源无关。将一个肉包子扔出去，这个肉包子可能产生不同的结果，或者被狗吃了，或者掉在什么地方了，都与扔包子的人不再有任何关系。而对天线来说，馈点的激励源就是这种波源，天线导体和外界空间就是传输媒质。不过电磁波的传输媒质可以是真空。 [思考] 电磁波具有波粒二象性。频率越低，波动性越强；频率越高，粒子性越强。所以光波主要表现出粒子性，而长波表现出波动性。射频电磁波就是介于这二者之间的一种电磁波，它既有显著的波动性，又有显著的粒子性。只要认清这一点，许多问题就会变得易于理解。认清事物的本质规律我们才能很好地利用它，我们不能把一头驴当马使，否则就会出现许多荒唐的错误。有人认为射频很复杂，有人认为很简单，就是这个道理。 [哲学启示] 电磁波由于看不见，摸不着，所以在很多人看来它很抽象。但考虑到世界是普遍联系的，尽管不同的事物也有许多不相同点，但找到它们之间的联系，就能获得认识抽象事物的“火眼金睛”。 2、电磁场基本方程 1．麦克斯韦方程 （电生磁。若电场变化，则磁场随之变化） （磁生电。若磁场变化，则电场随之变化） （磁力线是无始无终的封闭闭合曲线） （电力线出发和终止于自由电荷）

2.4G 天线设计完整指南(原理、设计、布局、性能、调试)

本文章使用简单的术语介绍了天线的设计情况，并推荐了两款经过测试的低成本PCB天线。这些PCB天线能够与PRoC?和PSoC?系列中的低功耗蓝牙(BLE)解决方案配合使用。为了使性能最佳，PRoC BLE和PSoC4 BLE2.4GHz射频必须与其天线正确匹配。本应用笔记中最后部分介绍了如何在最终产品中调试天线。 1、简介 天线是无线系统中的关键组件，它负责发送和接收来自空中的电磁辐射。为低成本、消费广的应用设计天线，并将其集成到手提产品中是大多数原装设备制造商(OEM)正在面对的挑战。终端客户从某个RF产品(如电量有限的硬币型电池)获得的无线射程主要取决于天线的设计、塑料外壳以及良好的PCB布局。 对于芯片和电源相同但布局和天线设计实践不同的系统，它们的RF(射频)范围变化超过50%也是正常的。本应用笔记介绍了最佳实践、布局指南以及天线调试程序，并给出了使用给定电量所获取的最宽波段。

图1.典型的近距离无线系统 设计优良的天线可以扩大无线产品的工作范围。从无线模块发送的能量越大，在已给的数据包错误率(PER)以及接收器灵敏度固定的条件下，传输的距离也越大。另外，天线还有其他不太明显的优点，例如：在某个给定的范围内，设计优良的天线能够发射更多的能量，从而可以提高错误容限化(由干扰或噪声引起的)。同样，接收端良好的调试天线和Balun(平衡器)可以在极小的辐射条件下工作。 最佳天线可以降低PER，并提高通信质量。PER越低，发生重新传输的次数也越少，从而可以节省电池电量。 2、天线原理 天线一般指的是裸露在空间内的导体。该导体的长度与信号波长成特定比例或整数倍时，它可作为天线使用。因为提供给天线的电能被发射到空间内，所以该条件被称为“谐振”。 图2. 偶极天线基础 如图2所示，导体的波长为λ/2，其中λ为电信号的波长。信号发生器通过一根传输线(也称为天线馈电)在天线的中心点为其供电。按照这个长度，将在整个导线上形成电压和电流驻波，如图2所示。 输入到天线的电能被转换为电磁辐射，并以相应的频率辐射到空中。该天线由天线馈电供电，馈电的特性阻抗为50Ω，并且辐射到特性阻抗为377Ω的空间中。

(整理)天线原理与设计习题集解答_第8_11章.

第八章 口径天线的理论基础(8-1) 简述分析口径天线辐射场的基本方 法。 答：把求解口径天线在远区的电场问题分为两部分： ①. 天线的内部问题； ②. 天线的外部问题； 通过界面上的边界条件相互联系。 近似求解内部问题时，通常把条件理想化，然后把理想条件下得到的解直接地或加以修正后作为实际情况下的近似解。这样它就变成了一个与外部问题无关的独立的问题了。 外部问题的求解主要有： 辅助源法、矢量法，这两种是严格的求解方法； 等效法、惠更斯原理法、几何光学法、几何绕射法，这些都是近似方法。 (8-2) 试述几何光学的基本内容及其在口径天线设计中的应用。 答：在均匀的媒质中，几何光学假设能量沿着射线传播，而且传播的波前（等相位面）处处垂直于射线，同时假设没有射线的区域就没有能量。 在均匀媒质中，射线为直线，当在两种媒质的分界面上或不均匀媒质传播时，便发生反射和折射，而且完全服从光的反射、折射定律。 B A l nds =? 光程长度： 在任何两个给定的波前之间，沿所有射线路径的光程长度必须相等，这就是光程定律。''PdA P dA = 应用： ①. 可对一个完全聚焦的点源馈电的天线系统，求出它在给定馈源功率方向图 为P(φ,ξ)时，天线口径面上的相对功率分布。 ②. 对于完全聚焦的线源馈电抛物柱面天线系统，口径上的相对功率分布也可 用同样类似的方法求解。 (8-3) 试利用惠更斯原理推证口径天线的远区场表达式。 解：惠更斯元产生的场： (1cos )2SP j r S SP jE dE e r βθλ-?= ?+?? 222)()(z y y x x r S S SP +-+-= r , r sp >>D (最大的一边)

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。

GSM 手机外置天线的原理

GSM 手机外置天线的原理 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, 一定程度上取决于射频电路天线部分的设计。介绍了GSM 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。 1GSM 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(exposed)天线电气方面的原理。 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 = 1/2π√LC 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 = 1/2π√LC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, EGSM (低发高收880～915MHz 及925～960MHz) 加DCS (发1710～1785MHz, 收1805～1885 MHz) , 总对天线来说要求DualBand (880～960MHz, 1710～1880MHz)。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。 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SMA 头。通过接校准过单端口S11 参数的矢量网络分析仪Aginlent8753 来显示天线在两个频段的S11特性, 应该在有用频段内小于- 10 dB, 测试时周围不应该有金属反射面, 有些厂商EGSM 频段做不到小于- 10 dB,那最低要求也要做到小于- 8 dB。 若满足不了S11 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S11 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,S11 在闭合和打开时都满足所测标准, 主要考察打开时的S11。S11 与V SWR 有对应换算关系。调好S11 后, 还要测其增益与方向性, 这就要求在3D 或2Dchamber 里测试, 绘出图形, 再换算成理论要求平均增益, 接近于0 dB。但实际做不到, 一般要求EGSM 频段不小于- 1 dB, DCS频段不小于- 2 dB。内置天线更低为- 4 dB, 另外SAR 测试也要达标, 这要求在专用的SAR 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115 m 落下, 折叠机为112 m。经落甩后机构电气性能都不能改变。

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

手机电路原理,通俗易懂

第二部分原理篇 第一章手机的功能电路 ETACS、GSM蜂窝手机是一个工作在双工状态下的收发信机。一部移动电话包括无线接收机(Receiver)、发射机(Transmitter)、控制模块(Controller)及人机界面部分(Interface)和电源(Power Supply)。 数字手机从电路可分为，射频与逻辑音频电路两大部分。其中射频电路包含从天线到接收机的解调输出，与发射的I/Q调制到功率放大器输出的电路；逻辑音频包含从接收解调到，接收音频输出、发射话音拾取(送话器电路)到发射I/Q调制器及逻辑电路部分的中央处理单元、数字语音处理及各种存储器电路等。见图1-1所示 从印刷电路板的结构一般分为：逻辑系统、射频系统、电源系统，3个部分。在手机中，这3个部分相互配合，在逻辑控制系统统一指挥下，完成手机的各项功能。 图1-1手机的结构框图 注：双频手机的电路通常是增加一些DCS1800的电路,但其中相当一部分电路是DCS 与GSM通道公用的。 第二章射频系统 射频系统由射频接收和射频发射两部分组成。射频接收电路完成接收信号的滤波、信号放大、解调等功能；射频发射电路主要完成语音基带信号的调制、变频、功率放大等功能。手机要得到GSM系统的服务,首先必须有信号强度指示,能够进入GSM网络。手机电路中不管是射频接收系统还是射频发射系统出现故障,都能导致手机不能进入GSM网络。 对于目前市场上爱立信、三星系列的手机,当射频接收系统没有故障但射频发射系统有故障时,手机有信号强度值指示但不能入网；对于摩托罗拉、诺基亚等其他系列的手机,不管哪一部分有故障均不能入网,也没有信号强度值指示。当用手动搜索网络的方式搜索网络时,如能搜索到网络,说明射频接收部分是正常的；如果不能搜索到网络,首先可以确定射频接收部分有故障。 而射频电路则包含接收机射频处理、发射机射频处理和频率合成单元。 第一节接收机的电路结构 移动通信设备常采用超外差变频接收机，这是因为天线感应接收到的信号十分微弱,而鉴频器要求的输人信号电平较高,且需稳定。放大器的总增益一般需在120dB以上,这么大的放大量,要用多级调谐放大器且要稳定,实际上是很难办得到的，另外高频选频放大器的通带宽度太宽,当频率改变时,多级放大器的所有调谐回路必须跟着改变，而且要做到统一调谐,

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。

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

天线原理与设计期中考试资料

西南交通大学2012－2013 学年第( 2 )学期期 中考试试卷 课程代码 3143373 课程名称 天线原理与设计 考试时间 90分钟 阅卷教师签字： 一． 判断题：（20分）（正确标√，错误标?，每题2分） 1． 元天线的方向性系数为1.5。（√） 2． 元天线的远区辐射场是平面波。（?） 3． 在功率方向图中，功率为主瓣最大值一半对应两点所张的 夹角就是主瓣宽度。（√ ） 4． 侧射式天线阵须满足各单元馈电幅度和相位均相等。（√ ） 5． 坡印亭矢量法可以求出天线的辐射阻抗。（? ） 6． 对称振子的平均特性阻抗愈小，其频率特性就愈好。（√ ） 7． 对称振子的谐振长度总是略大于0.25和0.5。（? ） 8． 右旋圆极化天线可以接收左旋圆极化天线发射的信号。 （? ） 9． 要使接收天线接收到的功率达到最大，需满足阻抗匹配和 班 级 学 号 姓 名 密封装订线 密封装订线 密封装订线

极化匹配。（√ ） 10．笼形天线设计增加了阻抗频带宽度。（√ ） 二． 填空题：（30分，每空2分） 1.在场强方向图中，主瓣宽度是指场强大小下降到最大值的（ 0.707 ）倍处对应的两点之间的夹角。 2. 在功率方向图中，主瓣宽度是指功率大小下降到最大值的（ 0.5 ）倍处对应的两点之间的夹角。 3. 在分贝方向图中，主瓣宽度是指场强的分贝值下降到（-3 ）dB 处对应的两点之间的夹角。 4.当2/(1.44)l λ≤时，对称阵子的最大辐射方向在0 90m θ=。 5.当2/ 1.44l λ≤时，对称阵子的最大辐射方向在 (90)m θ=。 6.半波天线的归一化方向图()cos cos 2( )sin F πθθθ ?? ???=， 方向性系数(1.64)D =，输入阻抗(73.142.5)Z j =+Ω。 7.间距为 d 的二元等幅同相(1,0)m α==阵因子 ()cos ,(2cos )a d f πθ θ?λ =。 8.间距为d 的二元等幅反相(1,)m απ==阵因子 ()cos ,(2sin )a d f πθ θ?λ =。 9. 间距为d 的均匀直线式N 元天线阵的阵因子

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

天线基本原理

第一讲天线基本原理 一、天线的基本概念 1．天线的作用 在任何无线电通信设备中，总存在一个向空间辐射电磁能量和从空间接收电磁能量的装置，这个装置就是天线。 天线的作用就是将调制到射频频率的数字信号或模拟信号发射到空间无线信道，或从空间无线信道接收调制在射频频率上的数字或模拟信号。 2．天线问题的实质 从电磁场理论出发，天线问题实质上就是研究天线所产生的空间电磁场分布，以及由空间电磁场分布所决定的电特性。空间任何一点的电磁场满足电磁场方程——麦克斯韦方程及其边界条件。因此，天线问题是时变电磁场问题的一种特殊形式。 从信号系统的角度出发，天线问题可以理解为考察由一个电磁波激励源产生的电磁响应特性。从通信系统的角度出发，天线可以理解为信号发射和接收器，收发天线之间的无线电信号强度满足通道传输方程和多径衰落特性。 3．对天线结构的概念理解 采用不同的模型，对天线可以有不同的理解。典型的模型比如： ●开放的电容 [思考] 野外电台或电视发射塔，无线电视或电台接收机，为什么能构成一个天线，其电流回路在什么地方？ ●开放的传输线 从传输线理论理解，天线可以看做是将终端开路的传输线终端掰开。 ●TM mn型波导 将天线辐射看做是在4π空间管道中传输的波导，则对应的传输波型是TM型波，但在传输过程中不断遇到波导的不连续性，因此不断激励高次模。

由电磁波源和电磁波传输媒质形成电磁波传输的机构 波的形成都需要波源和传输媒质。在一盆水中形成机械波纹，可以使用点激励源产生波，并在水面上传播。波的传播特性只与媒质特性有关而与波源无关。将一个肉包子扔出去，这个肉包子可能产生不同的结果，或者被狗吃了，或者掉在什么地方了，都与扔包子的人不再有任何关系。而对天线来说，馈点的激励源就是这种波源，天线导体和外界空间就是传输媒质。不过电磁波的传输媒质可以是真空。 [思考] 电磁波具有波粒二象性。频率越低，波动性越强；频率越高，粒子性越强。所以光波主要表现出粒子性，而长波表现出波动性。射频电磁波就是介于这二者之间的一种电磁波，它既有显著的波动性，又有显著的粒子性。只要认清这一点，许多问题就会变得易于理解。认清事物的本质规律我们才能很好地利用它，我们不能把一头驴当马使，否则就会出现许多荒唐的错误。有人认为射频很复杂，有人认为很简单，就是这个道理。 [哲学启示] 电磁波由于看不见，摸不着，所以在很多人看来它很抽象。但考虑到世界是普遍联系的，尽管不同的事物也有许多不相同点，但找到它们之间的联系，就能获得认识抽象事物的“火眼金睛”。 二、电磁场基本方程 1．麦克斯韦方程 （电生磁。若电场变化，则磁场随之变化） （磁生电。若磁场变化，则电场随之变化） （磁力线是无始无终的封闭闭合曲线） （电力线出发和终止于自由电荷） 麦克斯韦方程的物理含义：变化的电场可以产生磁场，变化的磁场可以产生电场，这是电磁波可以脱离辐射体在空间存在的物理基础。 [思考] 自然界存在一些有趣的现象，尽管机理与电磁波不完全一致，但是其过程却可以帮助我们加深对我们问题的理解。请大家考虑一下，孩童吹肥皂泡时，肥皂泡能够

天线原理与设计 讲义

第八章 口径天线理论基础 在第七章以前我们讨论的是线状天线，其特点是天线呈直线、折线或曲线状，且天线的尺寸为波长的几分之一或数个波长。所构成的基本理论称之为线天线理论。既使是第七章的开槽缝隙天线，在分析时也是借助了缝隙天线的互补天线—金属线天线来分析。 在实际工作中，还将遇到金属导体构成的口径天线和反射面天线。有时我们统称为口面天线。它们包括：喇叭天线、透镜天线、抛物面天线、双反射面的卡塞格伦天线等。见P169图8-1。它们的尺寸可以是波长的十几到几十倍以上。 口面天线的分析模型如图8-1所示： 图8-1 口面天线的分析模型 S ′为天线金属导体面，为开口面，S S ′＋构成一个封闭面，封闭面内有一源。 S 对这样一个分析模型，要求解空间某点p 处的电磁场E P 、H P 。它们可描述为由两部分组成：一部分是源的直达波，一部分是由天线导体面上感应电流产生的散射场。这种分析方法我们称之为面电流法。面电流法对反射面天线有效，它是分析反射面天线的方法之一。但是，面电流法对喇叭天线、波导口天线一类的口径天线无效，或者说处理很难。我们可采用口径场法。 口径场法步骤： 1、解内问题，即由场源求得口面上的场分布； 2、解外问题，即由口面上场分布求解远区辐射场。 由此可见，反射面天线也可用口径场法分析。 喇叭天线一类：口径场法； 反射面天线一类：口经场法，面电流法。（近似方法） 有的反射面天线如抛物环面，由于口径场不易确定，还只得用面电流法。 口径场法和面电流法都是近似的方法，它们只能求出口径面前方半空间的辐射场，口面后方半空间的场无法求得。实际上口面天线的外表面及口径边缘L 上均有感应电流。这部分电流就是对口面天线后向辐射的主要贡献。但通常的做法是采用几何绕射理论，求由边缘L 产生的绕射。 值得说明的是，口面天线的边缘绕射场与前方半空间的场相比是微不足道的。 如果采用口径场法，那么，现在的问题是：能否用口径天线口面上的场分布来确定天线辐射场？回答是肯定的，这就须由惠更斯—菲涅尔原理来说明。

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。

天线原理与设计习题集解答-第2章

第二章 天线的阻抗 (2-1) 由以波腹电流为参考的辐射电阻公式：220 30 (,)sin r R d f d d π π ?θ?θθ?π = ? ? 计算对称半波天线的辐射电阻。(提示：利用积分201cos ln(2)(2)x dx C Ci x πππ-=+-?，式中，0.577, 023.0)2(-=πCi ) 解：半波振子天线的辐射方向图函数为 cos(cos ) 2(,)sin f π θθ?θ =， 则 2222000cos (cos )301cos(cos )2sin 60(cos )sin 2(1cos ) r R d d d ππππθπθ?θθθπθθ+==--??? 011130()[1cos(cos )](cos )21cos 1cos d ππθθθθ=+++-? 01cos(cos )1cos(cos )15[](cos )1cos 1cos d ππθπθθθθ++=++-? 01cos[(1cos )]1cos[(1cos )]15(cos )1cos 1cos d ππθπθθθθ -+--=++-? 1cos[(1cos )] 15[(1cos )](1cos )d ππθπθπθ-+=++? 01cos[(1cos )]15[(1cos )](1cos )d ππθπθπθ--+--? 20 1cos 215x dx x π -=?? 30[ln(2)(2)]C Ci ππ=+- 73.1()=Ω (2-2) 利用下式求全波振子的方向性系数 r R f D ) ,(120),(2?θ?θ= ， θβθβ?θsin cos )cos cos(),( -=f 若全波振子的效率为5.0=a η，求其最大增益的分贝数和3/πθ=时的方向性系数。 解：(1) 求增益(即最大辐射方向上的方向性系数与效率的积) 全波振子半长度为/2l λ=，则 cos(cos )1()sin f πθθθ +=，max /2()|2f f θπθ===，199r R =Ω 2 max 1201204 2.41199 r f D R ?=== 0.5 2.41 1.205A G D η=?=?= (0.8)

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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