《手机天线性能的评估》由会员分享，可在线阅读，更多相关《手机天线性能的评估（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、项目评估基本概念项目评估基本概念 David.Zhang 2008-02-29 根据公司2008年度经营计划，研发工程师要同客户建立积极主动地工 作关系，不仅要现场分析和解决测试中遇到的问题，还要能够对客户的 新项目进行现场评估和提出建议。而后者是目前大部分工程师的弱项， 掌握基本的评估技巧和准则，不仅是公司实力的体现，也是个人能力的 提升。下面将分为几方面对项目的评估做基本的介绍： *天线的空间和性能 *直板机PIFA天线的评估 *直板机Monopole天线的评估 *翻盖机PIFA天线的评估 *翻盖机Monopole天线的评估 *滑盖机PIFA天线的评估 *滑盖机Monopole天线的评估
2、*双模机的评估 *SAR的评估 *装饰件的评估 *人体模拟评估 *评估中的注意事项 天线的空间和性能（PIFA） VSWR60%H6.5mm S200mm2PHS（TD） H5mm S150mm2 H5.5mm S200mm2 H8.5mm S550mm2 H7.5mm S550mm2 H8.5mm S550mm2 H7.5mm S500mm2 H7.5mm S500mm2 H7mm S450mm2 H7mm S450mm2 H6.5mm S400mm2 所需空间所需空间 Bluetooth GPS GSM四频四频+WCDMA GSM三频三频+WCDMA GSM四频四频 900&1800&19
3、00 850&1800&1900 900&1800 850&1900 CDMA800 频段频段 VSWR50% VSWR60%镂空镂空7mm L*W为为20*5mmPHS（TD） 镂空 ） 镂空5mm L*W为为10*5mm 镂空镂空5mm L*W为为20*5mm 镂空镂空12mm L*W为为30*7mm 镂空镂空12mm L*W为为30*7mm 镂空镂空10mm L*W为为30*7mm 镂空镂空8mm L*W为为30*7mm 镂空镂空8mm L*W为为30*7mm 镂空镂空7mm L*W为为30*7mm 镂空镂空7mm L*W为为30*7mm 镂空镂空5mm L*W为为30*7mm 所需空间
4、所需空间 Bluetooth GPS GSM四频四频+WCDMA GSM三频三频+WCDMA GSM四频四频 900&1800&1900 850&1800&1900 900&1800 850&1900 CDMA800 频段频段 VSWR50% VSWR50% VSWR40% VSWR40% VSWR40% VSWR40% VSWR40% VSWR40% VSWR40% VSWR40% 可能达到的性能可能达到的性能 * *直板机PIFA天线一般布局在上端，受人体影响小。SAR值一般能满足美标（1.6W/kg）或 欧标（2.0W/kg）。但对于某些客户的特殊要求（如Nokia要求1.15W/kg）
5、则未必能达到要 求，须手机方面做一定处理。 * *PIFA天线实现双高频（如1800&1900）或更多频段须采用短路寄生方式，最简单也最有效 ，馈点放中间，短路点放两边，同时PAD最好能横排放置，不要竖排放置。考虑到短路寄生 的效果，支架上的一些开孔（如测试Connector、Camera、Speaker等）要距离馈点10mm。 * *PIFA天线下方常有较多的器件：Speaker和Receiver（有些项目Receiver区域主板镂空） 的影响可以通过串联电感的方式来降低，元件位置必须尽量靠近引线PAD（约1mm）； Camera影响不大，忽略不计；天线尽量不要在马达上方布线，避免降低效率；
6、SIM卡座部建 议放到天线下方，有可能影响到天线灵敏度；其他器件影响不大，具体情况具体分析。 * *考虑到手机厚度的问题，部分PIFA天线通过镂空主板地，PCB板下方连接金属片作为参考 地的方式来满足PIFA天线高度要求。这种设计须注意两个问题：一是天线到实际主板的高 度不能太低，最好在4mm以上，否则带宽和性能都会受到极大影响；二是作为参考地的金属 片与主板地要充分连接，尽量多处连接，连接处的宽度在3mm以上。 直板机PIFA天线的评估 直板机PIFA天线的评估 距离太近，影响耦合效果， 建议改到黄色PAD区域 串联位置必须尽量靠近引线PAD，否则 效果不明显。电感值根据实际调试而定 （部分
7、项目可以通过Speaker接地改善） 項目進直板机Monopole天线的评估 * *直板机Monopole天线分为上端和下端两种布局。天线所需空间相同。须注意的是，测试 Connector和匹配经常占用主板镂空区域，如果占用过多，则容易降低带宽和性能。建议测 试Connector和匹配的地到天线竖直面最少5mm以上。 * *Monopole天线放在上端，SAR容易超标，同时周围的Receiver和Speaker容易搞成干扰， 须串联电感改善。无论是PIFA还是Monopole天线，放在手机上端都容易受到LCD的干扰， 可以通过用金属框包裹LCD的方式来改善，有时LCD背面和主板地充分连接也可降
8、低干扰。 * *Monopole天线放在下端可以有效的降低SAR值，但容易受人体影响。MIC和馈点要放在主 板两侧，保持最远。MIC如有干扰，也可通过串联电感的方式来改善。 * *超薄机主板经常在电池部分接地，为了保证整体地的长度，建议在电池下方铺设金属片 ，并且与主板地充分连接。 * *Monopole天线位于下端，键盘板也需要镂空同样的范围，按键可以保留，但镂空区域内 按键之间的连线要尽量少，特别是电源线。连线的干扰也可以通过串联电感的方式来改善 ，电感值的大小根据受到影响的频段不同而调整。键盘有时本身会和天线产生干扰，要保 证键盘板和主板之间地连接充分。 直板机Monopole天线的评估
9、 馈点和MIC分别在主板两侧 测试Connector不能太过深入 镂空区域，如蓝色PAD。须适 当向下移动，如粉色PAD 镂空区域 * *由于超薄手机的流行，翻盖机PIFA现有设计很少，一般在下板上端，不建议放在下 板下端，这样受人体影响太大。 * *本类设计主要注意的是天线区域器件的影响，如Speaker、马达等。总体设计注意 事项可参考直板机PIFA设计。 翻盖机PIFA天线的评估 * *翻盖机Monopole有两种设计：主板上端和主板下端。 * *Monopole天线在主板上端比较容易实现，除了镂空和周围器件的布局外，需要注意的是 FPC和转轴的布局位置。FPC卡扣和走线要与馈点在主板左
10、右两侧，不能重叠。金属转轴的 影响很小，可以靠近馈点。 * *Monopole天线在主板下端则难度较大，除了镂空和周围器件的布局外，还需注意前板需 镂空一定的范围，保证闭合的性能。 * *Monopole天线在主板下端最大的问题在于前后板延伸地的处理。根据仿真的结果，普通 设计中前后板只用一条FPC连接，板上电流在通过FPC时方向发生偏移，造成低频段的方向 图不规则，性能下降2-3dB。解决此问题有几种方式：一是前后壳都为金属材质并接地，保 证在前后板不连接的情况下，地通过金属壳也可以导通，Moto V3就是这种方案，成本很高 ；二是在Hinge处再增加一条连接前后板的FPC，这种结构设计上不
11、好实现；三是前后板各 焊接一个3mm以上宽度的金属弹片，与金属Hinge连接导通，这是目前较为常用的方式；四 是前后板连接处喷导电漆并分别和前后板接地，使其产生强烈的耦合。无论是弹片连接还 是导电漆耦合，都需要手机公司的生产工艺控制精密，否则手机低频段的性能一致性会很 差，评估时要向客户说明，以便出现此问题时和客户产生矛盾。 翻盖机Monopole天线的评估 翻盖机Monopole天线的评估 馈点和FPC分别在主板左右两侧 前板比主板略短，保证闭合性能 V3前后壳用金属制造，并充分接地，在 FPC不连接的情况下，前后板也导通 前后板用导电漆或弹片处理，保证前后 板地的耦合或导通。 * *由于超
12、薄手机的流行，现在翻盖和滑盖机使用PIFA形式的越来越少，而且滑盖机有其 固有的缺陷，是最难设计的手机形式之一。滑盖机PIFA形式的缺陷主要有两点：一是 打开状态比闭合状态要差，包括带宽和性能，通常来说，建议滑盖机PIFA形式只做双 频或三频，不推荐做更多的频段；二是滑轨和FPC对性能影响较大，稳定性也较差，要 根据实际调试情况来处理滑轨和FPC，FPC的卡扣最好不要太靠近天线区域。 * *通常情况下，滑盖机PIFA天线都是做在主板上端。同样的设计条件下，其效率比直板 机差5%-10%。 * *闭合情况下，滑盖机PIFA形式性能可参考直板机。 滑盖机PIFA天线的评估 滑盖机Monopole天
13、线的评估 * *滑盖机采用Monopole天线是目前常用的设计，一般在主板底端。也有很少案例 Monopole天线位于主板上端，如LG巧克力机。这种设计风险太大，效率很差，一般在 20%左右，Active性能也比普通形式差1.5dB左右，不推荐使用。 * *Monopole天线在主板下端，同样需要前板比主板短，或者前板下端镂空，保证闭合状 态性能。 * *FPC和滑轨的影响需在实际调试中做处理。 巧克力机 双模机天线的评估 * *双模机单独每个天线可以按照正常的设计评估。 * *考虑到隔离度的问题，双模机的两个天线最好在主板的上下两端。也有部分手机两个 天线在同一个区域，如三星的某些双模机，但
14、此设计两个天线的可用空间较小，性能 更难以保证。 * *双模机的主要问题在于隔离度，考虑到主板的长度对低频段影响比较大，主板的宽度 对高频段影响比较大，而两个天线分别在主板上下端，故低频段的隔离度会比高频段 差。一般低频段隔离度在-12dB，高频段隔离度在-18dB。低频段性能比单个天线时下 降1.5dB左右。 * *就目前的经验看，天线之间的隔离度很难有办法改善。 SAR的评估 * *就目前的经验看，天线位于手机下端是避免SAR过大的最好方式，但缺点是容易受人 体影响。 * *天线位于手机上端时，最好用PIFA天线，Monopole天线SAR最容易超标。 * *在造型已定的情况下，天线设计尽
15、量远离人脑，如充分利用天线高度，布线先走平面 空间。 * *无论何种方式，要满足1.2W/kg都是不容易的。 * *根据一些项目的经验和Nokia的设计看，在主板前面加金属片接地可以改善SAR值，接 地位置需根据实际调试情况确认。从目前的案例看，改变天线形式对SAR影响不大。 装饰件的评估 * *一般建议前壳面框、两侧和天线附近不要有较大的金属装饰件或电镀装饰件。 * *前壳面框、两侧的装饰件可以通过接地的方式来改善，但天线必须是PIFA形式。 * *后壳装饰件难以通过接地方式来改善，建议改成喷涂或非连续真空电镀。非连续真空 电镀的方式降低性能一般在1dB左右。 * *装饰件的尺寸是产生干扰谐
16、振的关键，但到底多大尺寸会产生干扰则没有准确的数 据，即使仿真和模拟也难以得出准确的数据，必须根据实际调试情况才能确认。 * *部分手机电池后壳为金属材质，也必须通过接地的方式来处理。 * *很多Nokia或三星的手机都有较多的金属部件，但不表明平常的手机设计可以这么做。 这些设计都是通过大量的实验和修改才能最终定型的，要有足够的人力和财力，普通 的手机设计难以承受。 * *有些手机会采用金属外壳当天线，但这种设计风险性极大，只能供研究，无法大量设 计采用。 装饰件的评估 用金属外壳作天线的手机 金属电池后壳接地位置 人体模拟评估 * *从目前的实验看，上置PIFA天线受人体影响最小，下置Monopole其次，上置Monopole 最差。 * *一般人体模拟分为人手、人头、人手+人头三种。通常参考的是后两种。 * *在人头模拟情况下，以上置PIFA为例，低频段性能下降5dB左右，高频段性能下降3dB 左右。 * *在人手+人头模拟情况下，性能下降更多，以上置PIFA为例，低频段性能下降8dB左 右，高频段性能下降6dB左右。 评估中的注意事项 * *评估时要从天线空间环境、器件
