hfsss手机内置天线设计资料

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1、手機內置式天線設計天線基本概念ReturnLoss（回波損耗S11）天線原理Directionality（方向性係數）天線輻射方向性參數。天線據此可分全向（omni-directional）和定向（directional）。Gain（增益）天線增益定義為規定方向的天線輻射強度和參考天線之比。Efficiency（效率）Gain＝Directionality×EfficiencyEfficiency＝OutputPower/InputPower天線原理Polarization（極化）天線遠場處電向量軌跡。分線極化、圓極化、橢圓極化。一般手機外置（stubby）天線在H面接

2、近線極化，PIFA和Monopole極化複雜。基站入射波為線極化，方向與地面垂直。XY平面為H面，YZ面E1面，XZ面E2面。基站XYZ天線原理一個理論上的各向同性（Isotropic）天線有全立體角相等的方向分佈。該天線可作為其它天線的參照。側視(垂直方向圖)頂視(平面方向圖)天線原理－偶極天線偶極天線方向圖側視看來Isotropic方向圖垂直方向收到“擠壓”，水準方向則擴大了覆蓋範圍。增益越高，垂直方向波束越窄，水準方向覆蓋面積越大。側視(垂直方向圖)頂視(水準方向圖)dipole(withGain)垂直波束全向和定向右上圖為一高增益全向天線。垂直方向波束窄，陰影為

3、天線不能覆蓋範圍。水準方向則覆蓋面積很大。右下圖顯示方向圖被“擠壓”向一個方向，輻射能量在一定角度分佈較大。而背面能量分佈少。AreaofpoorcoveragedirectlyundertheantennaBeamwidthEIRP（EffectiveIsotropicRadiatedPower）EIRP=transmitterpower+antennagain–cablelossPowerSettingdBm100mW20dBm50mW17dBm30mW15dBmGain@6dBiPatchEIRP6dBi26dBm6dBi23dBm6dBi21dBm20mW13d

4、Bm15mW12dBm5mW7dBm1mW0dBm6dBi19dBm6dBi18dBm6dBi13dBm6dBi6dBm內置天線分類PIFAPlanarInvertedFAntennaInternalPlanarMonopole內置平面單極天線InternalHelix內置螺旋天線手機結構vsPIFA天線（直板機）（一）典型PIFA形式,GSM/DCS(/PCS)位於手機頂部面向Z軸正向，與電池同側。手機結構vsPIFA天線（直板機）（二）L=35~40w=15~25H=6~8FeedpinshortpinGroundAntenna手機結構vsPIFA天線（直板機）（三

5、）PIFA最重要的三個參數W，L，H，其中H和天線諧振頻率的頻寬密切相關。W、L決定天線最低頻率。手機PCB的尺寸對PIFA有很大影響ShieldingCase對天線的影響手機電池芯對PIFA影響強烈。PIFA需要的空間和其它條件PIFA需要的空間大小視乎頻段和射頻性能的需求。雙頻（GSM/DCS）：600×7～8mm三頻（GSM/DCS/PCS）：700×7～8mm滿足以上需求則GSM頻段一般可能達－1～0dBi，DCS/PCS則0～1dBi。天線正下方一般避免安放器件，尤其是Speaker和Vibrator電池儘量遠離天線。一般至少5mm以上。天線同側後蓋上不用導電

6、漆噴塗，謹慎使用電鍍裝飾。天線饋點和接地的擺放（紅色為饋點，藍色為接地）手機結構vsPIFA天線（翻蓋或滑蓋）（一）翻蓋手機合蓋狀態，天線表現與直板機無異。開蓋狀態，上下蓋PCB都為地，天線由在地頂端變為處於地中央。手機結構vsPIFA天線（翻蓋或滑蓋）（二）右二圖為合、開兩種狀態下天線S11參數的Smith圓圖。右上圖為合蓋，右下為開蓋。由右圖可見兩種狀態下天線工作狀態發生較大變化。通常低頻諧振降低。以上二圖分別為直板（左）、翻蓋（右）@1GHz時的增益方向圖。由於翻蓋打開，增益比直板狀態增大了。直板狀態全向性好，翻蓋狀態則背向增益變小。PIFA的局限PIFA脫胎於

7、帶短路微帶天線，有帶寬窄的先天缺點。PIFA增益偏低。結構單調，不易與當今靈活多變的手機結構相適應。面對3G和多模手機的要求，一個手機的天線（組）必須同時面對900（800）MHz、1700MHz～2200MHz如此寬廣電磁波譜的要求。PIFA顯得力不從心。內置平面Monopole出現的現實意義多模手機對多頻段天線的要求Monopole的大頻寬和高增益，足以應付3G時代跨越2GHz的幾百兆頻寬需求。內置平面Monopole結構靈活，易於與當今多變的手機結構相配合天線低頻部分天線高頻部分PCBFeedStrip塑膠支架38X6X4從右圖可見