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，R

2、F 焊盘与地焊盘的中心 距应在 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

3、问题后修版。 2. 整机杂散问题 原因在于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

4、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 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

5、。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.

6、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。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

7、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

8、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

9、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SARPIFA7007有地2大很好低单极4005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

10、， 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，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

11、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 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

12、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

13、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 Dri

14、ll*.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/emp 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

15、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