手机内置式天线设计new

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1、手机内置式天线设计手机内置式天线设计天线基本概念•ReturnLoss（回波损耗S11）天线原理•Directionality（方向性系数）天线辐射方向性参数。天线据此可分全向（omni-directional）和定向（directional）。•Gain（增益）天线增益定义为规定方向的天线辐射强度和参考天线之比。•Efficiency（效率）Gain＝Directionality×EfficiencyEfficiency＝OutputPower/InputPower天线原理•Polarization（极化）天线远场处电矢量轨迹。分线极化、圆极化、椭圆极化。一般手机

2、外置（stubby）天线在H面接近线极化，PIFA和Monopole极化复杂。基站入射波为线极化，方向与地面垂直。XY平面为H面，YZ面E1面，XZ面E2面。Z基站YX天线原理•一个理论上的各向同性（Isotropic）天线侧视有全立体角相等的方(垂直方向图)向分布。•该天线可作为其它天线的参照。顶视(平面方向图)天线原理－偶极天线•偶极天线方向图侧视看来Isotropic方向图垂直方向收到“挤压”，水侧视(垂直方向图)平方向则扩大了覆盖范围。垂直波束dipole(withGain)•增益越高，垂直方向波束越窄，水平方向顶视覆盖面积越大。(水平方向图)全向和定向•右

3、上图为一高增益全向天线。垂直方向波Beamwidth束窄，阴影为天线不能覆盖范围。水平方Areaofpoorcoveragedirectlyundertheantenna向则覆盖面积很大。•右下图显示方向图被“挤压”向一个方SideView向，辐射能量在一定(VerticalPattern)角度分布较大。而背面能量分布少。TopView(HorizontalPattern)•EIRP（EffectiveIsotropicRadiatedPower）EIRP=transmitterpower+antennagain–cablelossPowerSettingdBmGa

4、in@6dBiPatchEIRP100mW20dBm6dBi26dBm50mW17dBm6dBi23dBm30mW15dBm6dBi21dBm20mW13dBm6dBi19dBm15mW12dBm6dBi18dBm5mW7dBm6dBi13dBm1mW0dBm6dBi6dBm内置天线分类•PIFAPlanarInvertedFAntenna•InternalPlanarMonopole内置平面单极天线•InternalHelix内置螺旋天线手机结构vsPIFA天线（直板机）（一）•典型PIFA形式,GSM/DCS(/PCS)•位于手机顶部•面向Z轴正向，与电池同侧。

5、手机结构vsPIFA天线（直板机）（二）shortpinFeedpinw=15~25L=35~40AntennaH=6~8Ground手机结构vsPIFA天线（直板机）（三）•PIFA最重要的三个参数W，L，H，其中H和天线谐振频率的带宽密切相关。W、L决定天线最低频率。•手机PCB的尺寸对PIFA有很大影响•ShieldingCase对天线的影响•手机电池芯对PIFA影响强烈。PIFA需要的空间和其它条件•PIFA需要的空间大小视乎频段和射频性能的需求。双频（GSM/DCS）：6002×7～8mmmm三频（GSM/DCS/PCS）：7002×7～8mmmm满足以上

6、需求则GSM频段一般可能达－1～0dBi，DCS/PCS则0～1dBi。•天线正下方一般避免安放器件，尤其是Speaker和Vibrator•电池尽量远离天线。一般至少5mm以上。•天线同侧后盖上不用导电漆喷涂，谨慎使用电镀装饰。天线馈点和接地的摆放（红色为馈点，蓝色为接地）手机结构vsPIFA天线（翻盖或滑盖）（一）•翻盖手机合盖状态，天线表现与直板机无异。•开盖状态，上下盖PCB都为地，天线由在地顶端变为处于地中央。手机结构vsPIFA天线（翻盖或滑盖）（二）•右二图为合、开两种状态下天线S11参数的Smith圆图。右上图为合盖，右下为开盖。•由右图可见两种状态

7、下天线工作状态发生较大变化。通常低频谐振降低。•以上二图分别为直板（左）、翻盖（右）@1GHz时的增益方向图。•由于翻盖打开，增益比直板状态增大了。直板状态全向性好，翻盖状态则背向增益变小。PIFA的局限•PIFA脱胎于带短路微带天线，有带宽窄的先天缺点。•PIFA增益偏低。•结构单调，不易与当今灵活多变的手机结构相适应。•面对3G和多模手机的要求，一个手机的天线（组）必须同时面对900（800）MHz、1700MHz～2200MHz如此宽广电磁波谱的要求。PIFA显得力不从心。内置平面Monopole出现的现实意义•多模手机对多频段天线的要求•Monopole