微波仿真论坛_手机内置天线设计.ppt

《微波仿真论坛_手机内置天线设计.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、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。一般手机外置（stubby）天线在H面接近线极化，PIFA和

2、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。基站XYZ天线原理一个理论上的各向同性（Isotropic）天线有全立体角相等的方向分布。该天线可作为其它天线的参照。侧视(垂直方向图)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”，水平方向则扩大了覆盖范围。增益越高，垂直方向波束越窄，水平方向覆盖面积越大。侧视(垂直方向图)顶视(水平方向图)dipole(withGain)垂直波束全向和定向右上图为一高增益全向天线。垂直方向波束窄，阴影为天线不能覆盖范围。水平方向则覆盖面积很大

3、。右下图显示方向图被“挤压”向一个方向，辐射能量在一定角度分布较大。而背面能量分布少。AreaofpoorcoveragedirectlyundertheantennaBeamwidthEIRP（EffectiveIsotropicRadiatedPower）EIRP=transmitterpower+antennagain–cablelossPowerSettingdBm100mW20dBm50mW17dBm30mW15dBmGain@6dBiPatchEIRP6dBi26dBm6dBi23dBm6dBi21dBm20mW13dBm15mW12dBm5mW7dBm1mW0dBm6dBi1

4、9dBm6dBi18dBm6dBi13dBm6dBi6dBm内置天线分类PIFAPlanarInvertedFAntennaInternalPlanarMonopole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。手机结构vsPIFA天线（直板机）（二）L=35~40w=15~25H=6~8FeedpinshortpinGroundAntenna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

5、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）：600×7～8mm三频（GSM/DCS/PCS）：700×7～8mm满足以上需求则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（

6、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

7、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的大带宽和高增益，足以应付3G时代跨越2GHz的几百兆带宽需求。内置平面Monopole结构灵活，易于与当今多变的手机结构相配合天线低频部分天线高频部分PCBFeedStrip塑胶支架38X6X4从右图可见