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1、内容提要一 问题/讨论二 天线基本概念和原理三 天线在手机中的应用四 手机天线设计原则(天线设计四要素)五 手机天线的测试六 天线和EMC七 案例展示八 总结一 问题/讨论 在EMC测试中经常发现问题点与手机天线有关， 但是无法了解其真正原理及改善方案 EMC测试中对天线匹配的调试；OTA测试调试 如何改变天线形状来适应国家实验室要求 天线形状如何影响天线性能（如：天线面结，高 度） 手机金属外壳及金属装饰件如何影响天线性能 调试天线的基本思路，方法 天线的测试，如EMC、OTA等一 问题/讨论 具体性能指标背后的原理及对实际产生的 影响二 天线的基本原理和概念天线的基本定义 天线是一个部件，
2、它能将电路中的高频振荡电流或馈线上的导行波有 效的转变为某种极化的空间电磁波，并保证电磁波所需的方向传播 （发射天线），或将来自空间特定方向上的某种极化的电磁波有效的 转变为电路中的高频振荡电流或馈线上的导行波（接收天线） 天线定义的基本含义： 天线能将高频电流能量尽可能多的转变为电磁波能量或是相反 天线应该能接收或发射特定极化的电磁波 天线有方向性 天线有工作带宽二 天线的基本原理和概念二 天线的基本原理和概念Term Definition Radiation Pattern Angular variation of radiated energy distribution around t
3、he antenna Directivity Ratio of the power density in the direction of maximum power to the average power Gain Directivity scaled by the efficiency of the antenna Efficiency Ratio of the total power radiated to the total power available at the input terminals Polarization Direction of the electric fi
4、eld vector in the far field Impedance Ratio of the input voltage to the input current at the terminals of the antenna Bandwidth The range of frequencies over which the antenna meets performance criteria VSWR Voltage standing wave ratio. Measures the peak to peak voltage on the input transmission lin
5、e. Return Loss The amount of power reflected by the antenna back to the generator 二 天线的基本原理和概念二天线的基本原理和概念 线天线的基本辐射机理二天线的基本原理和概念二天线的基本原理和概念 天线的分类 天线形式：线天线，面天线 工作频段：单频天线，双频天线，多频天线 极化形式：线极化（垂直极化，水平极化），圆极化（左 旋，右旋圆极化） 工作方式：单极天线，PIFA天线等 电长度：电大天线，电小天线 工作频段：低频天线，高频天线，U波天线，S波天线等 方向性：全向天线，定向天线二天线的基本原理和概念三 天线在
6、手机中的应用 手机天线的基本特点 线极化 多频段 收发一体 多天线共存 结构尺寸小 形式灵活多样 环境因素复杂 手机天线发展历程-外置 Stubby三 天线在手机中的应用 手机天线发展历程-外置 WhipOver MoldBottom StopCore PlugCoilBushingSheath Over Mold三 天线在手机中的应用三 天线在手机中的应用 手机天线发展历程-内置 PIFA(a)(b)(c)(d)(e) (f)三 天线在手机中的应用 手机天线发展历程-内置 Monopole三 天线在手机中的应用 手机天线发展历程-内置 IFA/复杂天线 手机内置天线三 天线在手机中的应用 手
7、机内置天线三 天线在手机中的应用 手机内置天线三 天线在手机中的应用 手机内置天线三 天线在手机中的应用四 天线设计四要素 天线的空间尺寸：越大越好 决定工作频段，天线形式，天线的构成，天线 的性能 天线的形状：因地制宜 根据空间和频段选择，单极，PIFA，IFA等 天线的组成：尺寸和形状决定 金属片+支架，FPC，陶瓷天线，Stubby等 周边环境：简单一致 影响性能，反射损耗，方向性，辐射效率等四 天线设计四要素 手机天线的空间原则： 双频：900+1800；850+1900 三频：900+1800+1900 四频：850+900+1800+1900四 天线设计四要素 手机天线选型原则：
8、天线有内置和外置之分，现在基本上不做外置，以内置为主，下 表给出了机型结构对应的天线选型建议。 IFA是介于PIFA和Monopole天线之间的一种形式，是人们在实践 工作中探索的一种新形式，并且除了IFA外还有很多创新的思维在 手天线上应用。 最大的原则是性能优越，列表只能是对过去经验的总结，不要成 为创新的羁绊四 天线设计四要素 手机天线构成原则： 取决于天线的空间和形式，主要以弹片加支架为主 最主要的原则是结构可实现，性能一致，成本低四 天线设计四要素手机天线环境影响因素： 主要原则是天线本体外的金属远离和接地 手机中常见影响因素及处理原则如下： 前壳大面积金属件，尤其是环状金属件。设计
9、时 必须预留四点接地。常用的接地点为LCD的四个 角上，尤其是LCD上面两个接地点非常重要（天 线做在手机上端）。 电池-要求与天线区域5mm距离。如果不能达 到标准，会牺牲一定天线性能。并请项目提醒客 户，不能随意更改电池工艺，涉及到天线性能。四 天线设计四要素手机天线影响因素： 主要原则是天线本体外的金属远离和接地 手机中常见影响因素及处理原则如下： SPK (Receiver)-对于PIFA天线，SPK的影响甚 小。可以在电路串电感（直流阻抗低，高频阻抗 高），同时SPK引线做绞线处理；Monopole天 线，SPK的影响比较大，双频手机建议离天线有 5mm的距离。 SPK装饰件很多情况
10、都是覆盖到天线区域对天线 影响会很大。四 天线设计四要素手机天线影响因素： 主要原则是天线本体外的金属远离和接地 手机中常见影响因素及处理原则如下： 马达-马达对天线性能的影响往往大于SPK，要 尽量远离天线。同时电路上需要预留串电感位 置，有TDD电流声时可以串电感。 摄像头-摄像头的装饰件和FPC不要进入天线区 域。另光学变焦的射像头和天线的距离要比普通 射像头的距离更远。 侧键-会吸收天线能量，产生二次辐射。降低天 线性能，同时还会产生EMC方面问题。但侧键一 般不会放到天线区域。四 天线设计四要素手机天线影响因素： 主要原则是天线本体外的金属远离和接地 手机中常见影响因素及处理原则如下
11、： 键盘-做在底端的单极天线经常遇到该问题，键 盘走线在天线区域尽量短（曾有项目发现通话时 按键灯乱闪）。按键的银网不要铺地。 系统连接器-建议不要放在天线下方。使用耳机 做天线的FM，在听FM时部分台会有很大的杂音 滑轨-滑盖机需要重点关注。上下滑轨需要与上 板和主板充分接地。FPC增加小辫子保证上下板 地的连接。四 天线的设计原则 无源测试 馈线传输特性测试： 回波损耗，工作频点和工作带宽 主要测试设备是网络分析仪和cable五 手机天线的测试 无源测试 辐射测试基础：辐射场区划分 感应场区：很靠近天线的区域，感应场占优势，不辐 射功率，能量交替的贮存于天线附近的空间，对于偶 极子小天线，
12、其感应场区的边界为 波长/2PI 辐射近场区：不同的距离处天线的方向图不同，原因 在于天线各辐射源所建立场的相对相位关系随距离变 化；长的相对振幅也随距离而变。其边界由下述公式 决定：五 手机天线的测试 无源测试 辐射测试基础：辐射场区划分 辐射远场区：辐射近场区外边缘以外的区域，特点 是，场的大小与离开天线的距离成反比；场的相对较 分布与离开天线的距离无关；方向图主瓣，旁瓣和零 值点全部形成。天线的辐射特性所包括的各种参数测 量均需要在辐射远场区内进行。五 手机天线的测试 无源测试 辐射测试： 方向图，方向性，增益和效率 测试的主要设备有：暗室，信号源，频谱分析仪五 手机天线的测试 有源测试
13、 辐射测试：常见的几种测试方式 三角锥测试：近场，测试效果对摆放位置敏感，测试 精度相对较差 2D暗室测试：远场，可分别测试三个面（E1,E2,H） 的辐射特性，摆放位置相对固定，测试结果比较稳 定，精度适中 3D暗室测试：近场，采用多探针测试方式，可对立 体空间内的所有位置的电，磁能量进行检测，摆放位 置相对固定，测试结果相对稳定，可更精确的给出辐 射功率和接收灵敏度五 手机天线的测试 有源测试 辐射测试： 主要测试指标：发射功率，接收灵敏度，方向图 测试标准： 三角锥：发射，GSM850/900: 30dBm， DCS/PCS:26dBm；接收，-102dBm 2D暗室：发射，GSM850
14、/900: 30dBm， DCS/PCS:26dBm；接收，-102dBm 3D暗室：GSM850/900: 27dBm，DCS/PCS:25dBm；接 收，-102dBm 方向图的要求：即将引入的新标准，要求在H面上的 全向性五 手机天线的测试 有源测试 比吸收率（Sar） 参考标准 EN 50360 CENELEC EN 50361 CENELEC FCC IEEE 1524 标准要求RecommendationsCENELEC & FCC On the whole bodyCENELEC & ICNRP over 10g of tissueFCC over 1g of tissueCon
15、tinuous exposure Average on 6mn0.008 W/kg2 W/kg1.6 W/kg五 手机天线的测试 有源测试 比吸收率（SAR）测试设备五 手机天线的测试六 天线和EMCEMC主要是指电子设备辐射出的电磁波能量 电磁波的辐射和接受都必须依赖于天线 低频辐射主要由于电子器件的IC元件产生的波 动能量，通过寄生的天线辐射 发射谐波，产生机理，非线性器件，PA等。 天线是电磁辐射的途径而不是根源 从发射电路的角度，采用滤波器件压低谐波的 能量 关注天线的驻波是否在谐波处谐振，修改天线 的形状，改变谐波辐射能量或辐射方向图七 案例展示R580天线调试八 总结天线的基本原理 手机天线设计的四要素 手机EMC与天线 案例展示 课后问题讨论谢谢
