简单手机天线介绍

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1、一、内置天线对于手机整体设计的通用要求 1. 主板 a. 布线 在关联 RF的布线时要注意转弯处运用圆弧处理， 好铺地隔离和特性阻抗的仿真。同时 RF地要合理设计。PCB 板和地的边缘要打地墙”。为减少功率损耗，从 RF模块引出的天线馈源微带线，不要布在 PCB的中间层，应设计在 TOP面为宜，并且在与屏蔽盒交叉处屏蔽盒要做开槽避让设计，以防短路及和旁路耦合。天线 RF馈电焊盘应采用圆角矩形盘，焊盘含周边0.8mm 的面积下 PCB所有层面不布铜。双馈点时 RF馈电焊盘尺寸为 34mm，RF 焊盘与地焊盘的中心距应在 4mm。三馈点时 RF馈电焊盘尺寸为 24mm，RF 焊盘与地焊盘的中心距应

2、在 3.5mm。 b. 布板 RF模块附近避免安置一些零散的非屏蔽元件，屏蔽盒尽量规整一体，同时少开散热孔，最忌讳长条形状孔槽。如有含金属结构的元件，如喇叭、振子、带金属基板的摄像头等，其金属部分金属要尽量接地。 对于折叠和滑盖机，应避免设计长度较长的 FPC，最好在 FPC两面加接 地屏蔽层。 c. 常见问题 1. 天线灵敏度偏低 如果模块线测满足指标，天线的辐射功率也已达到要求，灵敏度偏低原因是在主板设计方面。天线的空间辐射被主板部分吸收后产生一定的射频噪声，导致接收灵敏度降低。因此，解决问题应从主板的布线、布板入手，按通用要求分析或试验实测，找出问题后修版。 2. 整机杂散问题 原因在于

3、天线的空间辐射被主板的金属元件 （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。因此要求此类元件有良好的接地，消除或降低二次辐射。 机壳 a. 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（monopole）天线，面板靠近金属部分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

4、 5mm以上。二、 机内置天线的分类 1. PIFA皮法天线 a. 天线结构如图所示: 高度要求：辐射体与 PCB主板 TOP面的距离 （高度）67mm， 面积要求：GSM9001800 双频面积需要 600700mm 。 GSM8501800双频面积需要 750800mm 。 GSM9001800+PCS1900三频面积需要 800900mm2。 如果 四频手机，需要 成两只天线放在手机两端. PIFA 皮法天线如按上述要求设计环境结构，TRP、TIS 指标和 SAR指标应相当好，是内置天线首选方案。适用于有一定厚度手机产品，折叠、滑盖、旋盖、直板机。 （如果天线高度、面积要求，都按照上述要

5、求的最底线 的话，TRP、TIS 指标应当没问题，但天线的驻波比可能会稍高一些） b. 主板天线投影区域内有完整的铺地，同时不要在 天线投影区域和距天线 3mm 范围内安排有较大金属结构的元件，特别是振子、SPEAKER、 RECEIVER 等。它们对天线的电性性能有很大的负面影响。c. 天线的馈源位置两个馈电点的位置如图所示： 如果天线辐射体长度和宽度相近的情况下，一般建议馈电点设计在左上方或右上方；如果天线辐射体长度较长，宽度较小的情况下，一般建议馈电点设计在左下方或右下方2. PIFA天线的几种结构方式 a.支架式 天线由塑胶支架和金属片（辐射体）组成。金属片与塑胶支架采用热熔方式固定。

6、塑胶常用 ABS或 PC材料，金属常用铍铜、磷铜、不锈钢片。 也可用 FPC，但主板上要加两个 PIN，这两项的成本稍高。 b. 贴附式 直接将金属片（辐射体）贴附在手机背壳上。固定方式一般用热熔结构。也有用背胶方式的，由于结构不很稳定，很少采用。FPC 也如此。 3. MONOPOLE单极天线 a. 天线结构 如图所示，辐射体有效面积 350400mm ，与 PCB主板 TOP面的距离 （高度）45mm。天线与主板只有一个馈电点，是模块输出。天线的位置在手机顶部或底部。MONOPOLE 单极天线如按要求设计环境结构，电性能可达到较高的水平。缺点是 SAR稍高。 不适用折叠、滑盖机，在直板机和

7、超薄直板机上有优势。 b. 主板 天线投影区域不能有铺地，或无 PCB，同时也不要安排振子、SPEAKER、RECEIVER 等较大金属结构的元件。由于单极天线的电性能对金属特别敏感，甚至无法实现。c. 天线的馈源位置 馈电点的位置如图所示。与 PIFA方式有区别。一般建议设计在天线的 四个角上。 4. MONOPOLE单极天线的几种结构方式 a. 与 PIFA天线相同，有支架式、贴附式。 b. PCB式 MONOPOLE单极天线的辐射体采用 PCB板，与主板的馈电有簧片和 PIN方式，热熔在塑胶支架上。还可以在机壳上 定位卡勾安装。 c. 特殊结构 天线设计在手机顶部立面 （厚度）上，用金属

8、丝成型，如 MOTO的V3、V8 超薄系列，他们为天线设计的金属空白区域很大 （天线距离主 主板 PCB板地很远），实际上这是属于天线的一部分。国内仿制失败的原因是没有给这个金属空白区域。这种形式环境设计和天线设计均有难度，需慎重选择。 另一种是称为假内置”的形式，相当于将外置天线移到机内，体积很小，用 PCB或陶瓷材料制成。这种天线带宽、辐射性能较差、成本高，不建议采用。三、手机内置天线形式比较 这里简单比较一下两种主流 PIFA和 MONOPOLE单极 天线，以及分别适用的机型结构： 有效面积mm2距主板mm天线投影下方天线馈源天线体积 电性能 SARPIFA 700 7 有地 2 大 很

9、好 低单极 400 5 无地 1 小 好 稍高折叠机 滑盖机 旋盖机 直板机 超薄折叠机 超薄直板机PIFA 适用 适用 适用 适用 不适用 不适用单极 不适用 不适用 不适用 适用 适用定制 适用四、建议 手机公司和天线公司是一个合作、互利的关系，都具有各自的技术优势。很多情况下，手机公司因为某一款机型的天线性能未达标，而被迫更换天线公司，结果也未尽人意，只好听取天线工程师的改进意见，项目进程延迟。但此时的造型、机壳模具、主板可变化的空间很小，最终勉强上市，或推翻方案，造成很大的损失。因此，建立良好的沟通是十分必要的。在手机方案设计时，尤其在产品造型和结构设计阶段让天线公司的工程师参与进来，

10、对天线相关的一些方案提出建议，共同研讨，设计出比较合理的外观造型和射频环境结构，提高天线的电性能指标，使手机产品在整体性能方面有较高的品质。 希望信格诺公司上述内容能对手机公司方案设计、特别是有关天线环境的设计有参考价值，加强手机方案设计的各专业工程师对天线特性更深入的了解。减少项目在时间、人力物力方面的损失。让我们通力合作，把国内手机与国际大公司的水平差距进一步缩短，从而提高国产品牌的市场竞争力。实际上由电子工程师设计的 PCB 到 ProE 的三维模型是有专门的接口模块可以完成的，叫Pro/ECAD。ProE 包含此功能一个最为理想的结果是建好电子元件库，由 PCB 图输出，用 ProE

11、输入打开后就是一个装好的电路板模型但是这里面有许多工作要做，建电子元件库名称统一等等。要求电子元件库与 PROE 实体库的名称和座标都要相同，如否侧会有装配错误和装配偏差。实体库器件的建立需符合以下条件：1 留 0.1mm 的焊锡高度元器件焊装于 PCB 板上，不可能绝对贴于板上，它们之间会有 0.1mm 的焊锡高度。因此 Pro/E 导入 PCB Layout 的数据后生成的 PCBA 应该满足如下条件：元器件与 PCB 之间有 0.1mm 间隙。2 焊盘的位置和大小要表示出来因为焊盘要占空间。省略焊盘可能会导致实际 PCBA 干涉。3 活动件的空间范围要表示出来对于可以伸缩的器件，其运动部

12、件的空间范围要求在库零件上表示出来。手机设计时，可以参考空间范围。4. 给元器件上色系统默认的颜色为灰色。完成建模后的元器件都应该有不同于灰色的颜色。这样在 PCBA 中可以直观地区别精确 3D 模型与自动生成的非精确模型。 在建立实体库后在 Pro/Engineer 的 Config.pro 中需设置 search_path 选项search_path D:PCBA_Library（自己建的库的目录）在 config.pro 中设置元器件库的搜索路径， Pro/E 打开.emnemp 文件时就会搜索元器件库，如果库中已经有同名的文件，就会将此文件调入并且根据 PCB Layout 的装配关系

13、装配到 PCBA 中，如果库中没有这个元器件，那么 Pro/E 就会根据元器件在 Layout 中的形状和高度生成一个柱体。为了 3D 与电子间多次的更改的简单化和方便，一般就简单化成以下流程：1、先进行定制 PCB 板的外形尺寸和初步的大器件布局（可先 CAD 布局，也可 PROE 直接布局）后出 2D（dxf 格式)给硬件工程师2、硬件工程师布好板后导出 emn 和 emp 文件其中关于一些库元件的说明2.1 文件名为 Drill*.prt 的元件可以删除文件名为 Drill*.prt 的元件（*代表任意字符） ，是 PCB CAD 中的 PCB 板上的孔。当 Pro/E导入 emn/em

14、p 文件时，会自动创建的 Drill*.prt 文件。因为 Pro/E 设置ecad_import_holes_as_features yes 选项后，把 PRO/EPCB CAD 中的孔自动转化为PCB 板的 PRO/E 模型中的孔。因此可以将 Pro/E 导入 emn/emp 文件时创建的 Drill*.prt 零件删除。2.2 文件名为 TP*.prt 的元件为薄园片TP 为 Test Point 的缩写，它代表 PCB 板上的测试点，实际为板上可以导电的园点，直径一般为 1mm 左右。在 PCBA 的 3D 模型中，用厚度为 0.1mm，直径等于测试点直径的圆柱体表示。并且把颜色设置为

15、黄铜色，与实际的 PCB 测试点颜色相同。2.3 文件名为 PAD*.prt 的元件为焊点有些电子元器件不是安装在 PCB 板上，因此它们需要通过电线与 PCB 焊接，PAD*.prt 就是PCB 板上的焊点，当 PRO/E 导入 PCB Layout 文件时，把焊点生成为 PAD*.prt 的文件。它的处理也是一个薄园片，与 TP*.prt 文件相同。2.4 Shield*.prt 为屏蔽罩Shield*.prt 为屏蔽罩，由结构工程师完成具体的建模。2.5 BREAKWAY*.prt 为分板孔BREAKWAY*.prt 为分板孔。实际 PCB 制造中，在一块大的 PCB 板上做出多块手机电路板，这多块电路板之间有不连续的小