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1、Facing the future,金属手机天线解决方案参考,Ver A By Dengzhensheng 10/21/2015,前言,必须加一个前言，写这个文档，从时间和周期的角度来说，都将是一个无比浩大的工程，因为在手机圈子里的人都知道，当前手机的技术压力很大的比例都落到了天线上面，天线工作的压力绝大比例都落到了金属机上面，面对一个人人都觉得很艰难的任务，短短的时间上想要搞定一个文档，后续带有金属ID的手机直接就拿它当作“葵花宝典”套进去用，那是万万行不通的，因为ID的推陈出新是不会停止的。所以，这仅仅是拿来参考的。 在这个报告中，将有很多ID结合天线要求的话，结构上会有很难实现的地方，因
2、为有些整机的厚度是支持不了那么多的；有些是要实现那样的结构形式，需要采用一些高成本的工艺比如纳米注塑工艺；因为本人对结构的浅陋认识，将无法考虑到这些进去，只单纯从天线的角度说明如何去规划这个天线才是对的。 鉴于本人才疏学浅，如果文中有错误的地方，欢迎各位同仁斧正。,目录,天线的简易模型 金属手机的分类 三段式金属电池盖类型手机天线解决方案 金属边框类型手机天线解决方案 周身全金属类型手机天线解决方案 小结,天线的简易模型,手机天线的简易模型 由偶极子（dipole）衍化来的手机外置天线模型,外置手机天线,外置弹簧手机天线,天线的简易模型,手机天线的简易模型,内置PIFA天线,PIFA天线,天线
3、的简易模型,影响PIFA天线效率的几个关键地方 净空 高度 面积 天线参考地的尺寸，形状(3D)，构成,其实天线的参考地是主板上的地加上A壳钢片，加上屏蔽罩，加上摄像头外铁框，加上马达外铁框，加上所有没有使用串联大电感做隔断的导体，加上所有使用过并联大电容到地的导体；与其叫做参考地，不如叫另外一条天线臂。 专家不一定是对的,天线的简易模型,为什么会这样说？ 既然内置天线的鼻祖也是偶极子，那么另外一条辐射臂在哪里呢？很自然，根据偶极子馈电的规则，另外一个天线臂就是手机的主板以及和主板外导体的地一起连接的导体了 早期功能机A壳都是塑料的，那条臂也就是只有主板自己了（所以很多“专家”都那样以为了，只
4、跟主板的形状有关系了） 早期山寨机的锌合金前壳成了一代天线工程师的梦魇 但是很多人一直都没想通的是，现在的智能机，A壳基本都使用了金属模内注塑件来代替，这和早期的山寨锌合金前壳差异在哪里呢？,天线的简易模型,射频里面的趋肤效应 抛开射频前端走线不在这里讨论，其实影响天线的性能的东西都在外导体上，也就是说另外一条天线臂的性能体现在外表层地的连续，完整，大小尺寸和屏蔽罩上,三段式金属电池盖类型手机天线解决方案,比较常见的结构形状,三段式金属电池盖类型手机天线解决方案,天线实现形式 这个是金属手机里面的最没有技术含量的，天线谁都会做，谁都懂，和普通的手机天线调试无异，并且只要抓住影响天线的关键地方，
5、金属的引入反而可以提升天线性能！因为金属电池盖的导入反而让外表面的地变得干净整洁了！以下是这种形式下影响天线的几个关键点： 接地 接地形式首推的是锁螺丝，其次是导电泡棉压接，然后是弹片 接地位置的原则是，靠近馈点边缘必须接；短边的边缘接的越多越充分越好；中间和长边的边缘尽量选择接,三段式金属电池盖类型手机天线解决方案,来看一下人家的接地图片，有奖问答：单电池盖采用了多少个接地位置？除了圈起来的还有吗？,三段式金属电池盖类型手机天线解决方案,天线有效面积 这里是结构的难点，因为金属会吃掉天线的有效面积，所以，为了增加天线的可利用区域，经常需要使用LDS来支持天线，另外一方面，面积需求经常会要求利
6、用到端面； 除了结构的挑战，layout+ID需要充分考虑EMC的问题,三段式金属电池盖类型手机天线解决方案,超大金属覆盖面积-ID，摆件和结构越需要配合天线 当金属的覆盖面积不断加大，希望达到超大的金属覆盖感，这时候： 净空要求越来越严 端面可供使用面积要求越大 接地要按天线的要求接（原则见前面） ID不能把器件占据太多天线净空区,金属边框类型手机天线解决方案,常见结构形状 我们说的金属边框类型，是说的边框金属，是一个比较广泛的统称。只是为了把火腿肠（HTC）和水果六代机器分开，后续单独讨论。 这种金属边框的手机，天线区域是使用一个装饰件来区分后壳金属和边框（天线）的，至于电池盖部分是不是也
7、有中间那一块金属，对于天线来说不重要，重要的是这个金属没有铺满电池盖，留有装饰件区域,金属边框类型手机天线解决方案,天线实现形式 目前为止，没有任何一家可以做出金属边框手机但是又不使用边框当天线的手机（除了我大华强北） 金属边框当作天线的一部分是必须条件 推荐的边框断法： 蓝色的为断开的地方,金属边框类型手机天线解决方案,对应的天线方案,1，左边为WIFI，右边为GPS，中间为分集，下方为主天线 2，上天线需要实现FPC或者LDS和金属连接到一起，实现天线长度可调 3，下方天线低频通过匹配调谐，高频通过弹片增加一部分高频走线，并可以通过额外的地脚通过寄生来增加高频的带宽 4，如果分集不带低频需
8、求，左边第二个螺丝孔通过螺丝接到主板地和A壳地 5，如果分集有低频需求，左边第二个螺丝孔下方所有主板地和A壳地要去掉，并且需要额外增加弹片增加FPC或LDS走线区域，这个方式参考下方主天线区域，也就是信号馈脚要连入金属，并且要接入FPC或者LDS，接的方式可以有多种，普通弹片，压接，螺丝固定，只要确保结构稳定就可以,金属边框类型手机天线解决方案,外面常见边框断法1：,1，下天线受手握影响较大，不建议这种断法； 2，只能支持到宽度小于58mm的金属手机，否则天线偏长，必须要在USB左边增加一个地脚串大电感到地来减小电长度，（同时这样是否可能会影响到高频带宽？） 3，PIFA地脚的FPC充当了高频
9、辐射臂（loop）圈，所以那条FPC的box下方又放了一条FPC，起着跟上面FPC相同的效果，并且面积越大，高频带宽越宽,金属边框类型手机天线解决方案,外面常见边框断法2：,1，天线方案完全可以按我们的推荐方案直接套进去 2，中框推荐长度是48mm，越长信号馈点需要越靠近中间，再长长需要在馈点的远侧增加地脚，也就是金属连入主金属，并且是必须 3，接地完全参考本文第二部分对于金属接地的原则，馈点附近必须接，边缘位置尽量多接 4，如果上天线分集不带低频，可以让中间那条框适当变短，分界白带距离边缘的外观面长度超过15mm，可以考虑天线不需要再增加FPC或者LDS，直接在主板上预留4*10左右的净空共
10、天线在PCB上走线就可以了,金属边框类型手机天线解决方案,外面常见边框断法3：,1，vivoX5天线性能其实不好，不推荐这样断开 2，下天线黄色区域为馈点接入 3，接地完全参考本文第二部分对于金属接地的原则，馈点附近必须接，边缘位置尽量多接 4，这个参考方案的全部天线走线和小板都是由多层fpc柔性线路板上完成的，为了给音腔腾出空间，这样，对应的打样和调试周期较长，整机的研发周期需要增加到六个月左右的时间 5，左图红色区域为了说明USB中间左侧为假断实际连起来了的形式，右侧为完全断开 6，左图中紫色的线是连入到地的走线增加电感到地，在fpc上，作用是为了调谐，一般来说，调谐高频的作用比较明显 7
11、，上天线左侧为三和一，右侧为分集不带低频，这种断法怎么实现天线后续单独介绍，但是不是推荐的做法,金属边框类型手机天线解决方案,外面常见边框断法4：,1，这种上天线的短开方法市面上最常见，并且泛滥，但是在我们的D201/216上面我们已经有尝试，并且从天线的角度上说，不主推这种断法 2，左侧为三合一天线，金属边框从背面弹片接入作为GPS的辐射臂，WIFI使用FPC接入正面弹片；事实上这种做法会出现GPS的无源带宽和效率较好，WIFI带宽很差 3，左侧实现分集的方法很简单，接入金属后根据频段需求，直接凭借经验选择一个地点和A壳镁合金接入就可以，后续使用匹配电路调谐就可以实现较好的高频性能 4，如果
12、分集是带低频需求的，按PIFA天线的原则，馈电需要摆到摄像头的右侧，并且，地脚选择靠近耳机座的地方，否则容易出现三合一天线受分集天线影响较大的情况,金属边框类型手机天线解决方案,外面常见边框断法5：,1，把这个壳料单独拿出来说是因为做工比较低廉，在即将上市的魅蓝metal中就使用了这个做法 2，天线如果上面断点是随意的，最主推的做法如下另外一张图， 3，如果上两个断点是任意位置断，那么左侧WIFI的可以尽量短一些，这样可以实现三个天线性能最大化 4，这样做的好处是可以做出最佳性能的GPS天线，当然这是有条件的，需要控制听筒到边框的距离3mm以上 5，左图红色的区域是天线必须做好接地处理的地方，
13、其他地方尽量再增加几处 6，这样的天线做法有一个要求是，分集是不带低频的，如果带低频，要根据环境看是否可能实现,金属边框类型手机天线解决方案,边框类型天线断点的原则：,1，上面的GPS/WIFI/DIV三个天线，不建议三合一做成一个天线，当然不是没有可能，是不主推，方法肯定有，后续单独介绍 2，左边黑色字体1和2的断点位置，如果是ID是可以根据天线需求来断，将会让天线变得很简单，馈点红色字体1/2/3根据需求或者摆件变动都是可以的，但是基于目前性能的需求，我们一般优先考虑GPS，然后WIFI ，然后分集 3，从天线上说，频率越低，需求的长度越长，也就是对金属长度的需求有如下几种关系： GPS分
14、集（1/2/3/7/38/39/40/41）WIFI 分集（1/2/3/7/38/39/40/41并含17/20/28）GPSWIFI 分集（ 1/2/3/7/38/39/40/41 ）+CDMAGPSWIFI 4，如果上面的第一种频段需求，每一个方案都使用loop（馈点到地点相当于走了一个圈）方案，天线风险最小，并且性能良好 5，左图中红色的地方都是接地点，且，必须接好，强烈推荐使用螺丝；如果后盖也是金属的，或者边框和A壳金属本来就是连起来的，那会更好！ 6，3和4的断点的位置比较喜欢对称，并且一般不会断到边上去，否则天线性能受人手影响较大，如果整机尺寸很大，建议两侧的耳朵适当和主地的金属连接的充分一些，或者增加FPC使耳朵边缘到地串电感，调节电长度,周身全金属类型手机天线解决方案,比较常见的结构形状,小结,目前是初版，后续不断把内容填充完，并且优化,THANKS,
