手机内置天线设计
手机内置式天线设计
内置平面Monopole出现的现 实意义
• 多模手机对多频段天 线的要求 • Monopole的大带宽和 高增益，足以应付3G 时代跨越2GHz的几百 兆带宽需求。 • 内置平面Monopole结 构灵活，易于与当今 多变的手机结构相配 合
Feed Strip 天线低频部分
塑胶支架 38X6X4
内置Helix
类似外置Helix内藏于手机壳内 • 金属线Helix嵌入塑料内模，轴线平行于PCB平面， 竖直装载于PCB顶端。 • 金属线Helix嵌入塑料内模，轴线平行于PCB平面， 平行装载于PCB顶端。 以上实际RF效果均不够理想。一般辐射效率在20%。 优点在于可以利用以往的外置天线手机主板设计， 稍加修改快速设计出一款内置天线手机。
EIRP = transmitter power + antenna gain – cable loss
Power Setting 100 mW 50 mW 30 mW 20 mW 15 mW 5 mW 1 mW dBm 20 dBm 17 dBm 15 dBm 13 dBm 12 dBm 7 dBm 0 dBm Gain@ 6 dBi Patch 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi EIRP 26 dBm 23 dBm 21 dBm 19 dBm 18 dBm 13 dBm 6 dBm
天线馈点和接地的摆放 （红色为馈点，蓝色为接地）
手机结构 vs PIFA天线（翻盖 或滑盖）（一）
• 翻盖手机合 盖状态，天 线表现与直 板机无异。 • 开盖状态， 上下盖PCB 都为地，天 线由在地顶 端变为处于 地中央。
手机结构 vs PIFA天线（翻盖 或滑盖）（二）
手机RF设计知识连载之——手机内置天线设计
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。含金属结构的元件，如喇叭、马达、摄像头基板等金属要尽量接地。对于折叠和滑盖机，应避免设计长度较长的FPC（FPC走线的时钟信号及其倍频容易成为带内杂散干扰），最好两面加接地屏蔽层。
c. 常见问题
一、内置天线对于手机整体设计的通用要求
主板
a. 布线 在关联RF的布线时要注意转弯处运用45度角走线或圆弧处理，做好铺地隔离和走线的特性阻抗仿真。同时RF地要合理设计，RF信号走线的参考地平面要找对（六层板目前的大部份以第三层做完整的地参考面），并保证RF信号走线时信号回流路径最短，并且RF信号线与地之间的相应层没有其它走线影响它（主要是方便PCB布线的微带线阻抗的计算和仿真）。PCB板和地的边缘要打“地墙”。从RF模块引出的天线馈源微带线，为防止走线阻抗难以控制，减少损耗，不要布在PCB的中间层，设计在TOP面为宜，其参考层应该是完整地参考面。并且在与屏蔽盒交叉处屏蔽盒要做开槽避让设计，以防短路和旁路耦合。天线RF馈电焊盘应采用圆角矩形盘，通常尺寸为3×4mm，焊盘含周边≥0.8mm的面积下PCB所有层面不布铜。双馈点时RF与地焊盘的中心距应在4～5mm之间。
三、手机内置天线形式比较
这里简单比较一下两种主流PIFA皮法和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 SAR
皮法 600 7 有地 2 大 很好 低
单极 350 4 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
************************************************************************
手机内置天线方案让FM收听更轻松
在 喇 叭 内部 增 加 一 个 磁 芯 绕 线 作 为 来自（ 上接 ２ 页 ） ２
能满 足 以上需 求 。 要 产 生 １ ０ Ｈｚ 号 ，则 需 要 ６Ｍ 信
一
结语
是 发 射 的激 励 信 号 ，蓝 色 波 形 是 没
有 经 过 预 失 真 处 理 的从 功 放 输 出的
结果。
这 样更宽 的信 号 ，尤其是在 考虑器 Ｅ ２ ７ Ｓ 进 行 上 变频 ，然后 通 过 规 范 与 互 联 互 通 的 复 杂 性 ，对 测 ８６ＤＰ Ｇ
件 测 量 、发 射 机 测 量 和 接 收机 测 量 Ｒ 频 率 发 射 出来 。 同样 ，利 用 这 种 试 测 量 也 提 出 了更 高 的挑 战 。 要 让 Ｆ 时 ，常 常用 到 ８ ＭＨｚ １ ０ ０ 和 ６ ＭＨｚ 的宽 方式 也 可 以产 生 ８＋ ０ ｚ ０ ８ ＭＨ 信号 ， 即 ｖＨＴ ＷＬ ＡＮ产 品在 主 流 市场 上 取 得 带 信号 。
随 着 无 线 技 术 的 发 展 ， 以 及
个 任 意 波 形 发 射 器 （ Ｗ Ｇ） 例 人 们 使 用 无 线 设 备 的 深 人 ，对 无 线 Ａ ，
信 号 ，而 红 色 波 形 是 经 过 预 失 真 的 如 安捷 伦 的８ １ ０ １ ８ Ａ、Ｍ８ ９ Ａ或 者 本 地 网 的 连 接 提 出更 高 的要 求 ， 即 １０
Ｍ９ ３ Ａ ｌ 它 们 产 生 模 拟 的Ｉ ３Ｏ ａ用 ￣ Ｊ ／ Ｑ信 更 快 的 速 度 和 更 宽 的 带 宽 。 满 足 这
设 计 和 研 发 中 更 具 挑 战性 的 工 号 ，送 到 一 个 具 有 外部 ｔ 输 入 端 的 些 商 业 需 求 的 同 时 ， 也 增 加 产 品 ／ Ｑ 作 是 如 何 能 够 产 生 和 分 析 ８ ２ １ａ 矢 量信 号发 生 器 如 Ｍｘ ０ ．１ｃ Ｇ、Ｅ Ｇ或 者 设 计 以 及 保 证 各 类 产 品 性 能 符 合 Ｓ
手机nfc天线设计原理
手机nfc天线设计原理
手机NFC（Near Field Communication，近距离无线通信）天
线设计的原理是基于电磁场感应的物理原理。
NFC天线是一
种被动元件，承载着手机与其他设备进行通信的功能。
NFC天线一般采用线圈形状的设计，由导线材料制成。
线圈
的形状和尺寸是根据手机外壳的尺寸和材质进行设计的，以确保天线在手机内部空间中的布置。
线圈中的导线通过电流激励，产生一个特定频率的交变电磁场。
当手机与其他支持NFC技术的设备（如另一部手机、NFC标
签等）进行通信时，NFC天线接收到电磁场能量的信号。
这
个能量激励了天线中的导线，产生一个感应电流，从而实现信息的传输。
NFC通信是一种近距离的通信方式，其有效范围一般在几厘
米或更小的距离之内。
这种设计原理使得NFC技术可以被广
泛应用于手机支付、门禁系统、数据传输等领域。
为了提高NFC的性能和稳定性，设计人员需要在电路中加入
合适的驱动电路和匹配网络，以保证天线的输入和输出阻抗匹配，并解决信号衰减和噪声问题。
此外，天线的位置和手机内部的其他组件（如电池、摄像头等）之间的相互干扰也需要被考虑到。
总的来说，手机NFC天线的设计原理是基于电磁场感应技术，
通过导线产生特定频率的交变电磁场，以实现手机与其他设备的近距离无线通信。
学达人DIY手机天线 完美提升手机信号
手机信号的不稳定对大家的使用感受影响很大，不过有些手机，尤其是很多智能手机即使在自己家信号也是不稳定看下图：本人的机器为i8000，以下文章均已i8000为例。
充分发挥网络优势，搜索看到一些网友使用外接自制天线的方法可以增强信号，按奈不住这个诱惑，俺也试试看，然后就打开手机后盖，翘掉橡胶塞子，然后用缝衣针捅在了箭头处（天线的接口线，事后证明，这个地方千万不要轻易用针捅，否则你会后悔的）发现效果奇佳！！！在相同的房间测试，捅上针后信号一下子就满格了看下图：实验验证完毕，拔掉针准备复原。
此时杯具发生了，拔掉针后发现i8失去了电话的功能！！！一个信号都没有了！！显示无网络状态。
本人以为捅针时是不是身体的静电传到了手机主板上，导致软件飞了（这个想法和自我工作关系有关，习惯了）随后就硬起动两次，希望能有转机，结果事与愿违啊。
难道是软件数据损坏了？？那就刷机试试，此时把刷机看作救命稻草。
结果还是不行，一个信号都出不来。
这时候意识到没有信号的原因可能是：用针捅屁屁时，猛了，把天线接口捅坏了（随后搜索发现，10个捅屁屁的机油，8个半会出现问题，要么信号比原来还差，要么干脆无网络。
除非把针或铜丝永远插在屁屁里，真的搞不懂这个天线接口是什么做的，为什么一捅就坏？？）目前的解决方法只能是做一个外接天线了！！干一行爱一行，做就做个专业点的，为了专业就得付出啊，首先拆了一个无线网卡的天线，此网卡可是新的啊，真的有点舍不得呢：看到天线的内部结构如下图所示（自画的草图，黑色部分为铜皮）：下面开始模仿自制天线，首先从报废主板上扯一块铜皮（俺是开发工控的，这种材料不缺）然后按照正规网卡天线的样子自己刻画（刀工不是很好）：天线刻好后，焊上插针（此插针是网卡上拆的，专业插针）装上橡胶塞子（注意露出的插针长度不能超过1毫米）将天线插入手机：信号迅速满格成功了！！！杯具变成了喜剧最后贴上胶布，以固定天线，此天线效果要比直接用铜丝好，并且厚度很薄（一张纸的厚度）绝对不会影响手机后盖的安装另外说明的是，这种做法可以减少手机对人的辐射，原因如下：当手机信号不好时，手机会自动加大发射功率（信号不好电池用的快，就是这个原因）另外，内置天线的手机，隔离辐射主要靠天线的设计，天线都是设计在PCB的反面，靠PCB板的厚度来减少对大脑的辐射，当然电路上也是需要特殊设计的。
为什么手持设备通常会有内置天线？
为什么手持设备通常会有内置天线？一、天线的作用和意义在现代社会中，手持设备已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
无论是手机、平板还是笔记本电脑，这些便携式设备都具有内置天线。
那么，为什么手持设备通常会有内置天线呢？首先，我们需要了解天线的作用和意义。
天线可以看作是电子设备的接收器和发射器之间的桥梁，它能够将电磁信号进行转换和传输，从而实现设备的无线通信功能。
天线的设计和优化对于设备的性能和用户体验起着至关重要的作用。
二、提升信号接收和传输效果内置天线的首要目标是提高设备的信号接收和传输效果。
由于手持设备的体积限制，天线往往被设计成非常小型化，但这并不妨碍其卓越的性能。
通过精确的设计和优化，内置天线可以在有限的体积内实现高效的信号接收和传输，从而确保用户在通话、上网等方面的良好体验。
同时，天线的定位和布局也决定了信号的覆盖范围和稳定性，合理的天线设计可以避免信号干扰和衰减，提升设备的通信质量。
三、节省空间和提高设备的可携带性内置天线的另一个重要作用是节省空间和提高设备的可携带性。
相比于外置天线，内置天线可以将设备的天线集成在内部空间中，不占用额外的空间。
这为设备的设计和制造提供了更大的灵活性，使得设备可以更加轻薄、便携。
此外，内置天线还可以减少天线与外界物体的接触和碰撞，降低了天线受损的风险，从而提高了设备的抗干扰能力和使用寿命。
四、增强设备的多功能性和用户体验内置天线还可以增强设备的多功能性和用户体验。
众所周知，手持设备不仅仅用于通话，同时还可以用于上网、拍照、导航等各种功能。
内置天线的优化设计可以确保这些功能的正常运行，保证用户在各种场景下都能够畅享设备的各项功能。
另外，内置天线还可以减少信号漏洞和传输延迟，提升设备的稳定性和响应速度，使用户在使用设备时得到更流畅、舒适的体验。
总之，手持设备通常会有内置天线的原因有很多。
无论是提升信号接收和传输效果，节省空间和提高设备的可携带性，还是增强设备的多功能性和用户体验，内置天线都扮演着至关重要的角色。
手机制作手机天线设计的完整流程
[转] 一款完整手机的流程编辑 | 删除 | 权限设置 | 更多▼设置置顶推荐日志转到私密日志转载自lee转载于2010年02月02日 11:41 阅读(4) 评论(0) 分类：个人日记权限: 公开一，主板方案的确定在手机设计公司，通常分为市场部（以下简称MKT），外形设计部（以下简称ID），结构设计部（以下简称MD）。
一个手机项目的是从客户指定的一块主板开始的，客户根据市场的需求选择合适的主板，从方案公司哪里拿到主板的3D图，再找设计公司设计某种风格的外形和结构。
也有客户直接找到设计公司要求设计全新设计主板的，这就需要手机结构工程师与方案公司合作根据客户的要求做新主板的堆叠，然后再做后续工作，这里不做主要介绍。
当设计公司的MKT和客户签下协议，拿到客户给的主板的3D图，项目正式启动，MD的工作就开始了。
二，设计指引的制作拿到主板的3D图，ID并不能直接调用，还要MD把主板的3D图转成六视图，并且计算出整机的基本尺寸，这是MD的基本功,我把它作为了公司招人面试的考题,有没有独立做过手机一考就知道了,如果答得不对即使简历说得再经验丰富也没用,其实答案很简单,以带触摸屏的手机为例,例如主板长度99,整机的长度尺37.6,整机的宽度尺寸就是在主板的两侧各加上2.5,整机宽度可做到37.6+2.5+2.5=42.6,例如主板厚度13.3,整机的厚度尺寸就是在主板的上面加上1.2(包含0.9的上壳厚度和0.3的泡棉厚度),在主板的下面加上1.1(包含1.0的电池盖厚度和0.1的电池装配间隙),整机厚度可做到13.3+1.2+1.1=15.6,答案并不唯寸就是在主板的两端各加上2.5,整机长度可做到99+2.5+2.5=104,例如主板宽度一,只要能说明计算的方法就行还要特别指出ID设计外形时需要注意的问题，这才是一份完整的设计指引。
三，手机外形的确定ID拿到设计指引，先会画草图进行构思，接下来集中评选方案，确定下两三款草图，既要满足客户要求的创意，这两三款草图之间又要在风格上有所差异，然后上机进行细化，绘制完整的整机效果图，期间MD要尽可能为ID提供技术上的支持，如工艺上能否实现，结构上可否再做薄一点，ID完成的整机效果图经客户调整和筛选，最终确定的方案就可以开始转给MD做结构建模了。
手机内置天线环境设计
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。
MONOPOLE单极天线的辐射体采用PCB RF
MONOPOLE 单极天线
RF
板，与主板的馈电有簧片和PIN方式，热熔在 塑胶支架上。还可以在机壳上做定位卡勾安装。
模块
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
话， TRP、TIS指标应当没问题， 但天线的驻波比可能会稍高一些。）
天线辐射体
b. 主板 天线投影区域内有
天线支架
完整的铺地，同时不要在
主板PCB
天线投影区域和距天线3mm范围内安排 Nhomakorabea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：
与PCB主板TOP面的距离（高度）4～ 5mm。
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。
天线辐射体
不适用折叠、滑盖机，在直板 机和超薄直板机上有优势。
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从右图可见 • 该种 monopole保 持了低频 （1GHz）工 作频带。 • 高频则可有 着与中心频 率比值20% 以上、宽达 几百兆工作 带宽。
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Feed Strip 天线低频部分
塑胶支架 38X6X4
PCB 天线高频部分
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手机结构 vs PIFA天线（直板 机）（二）
short pin
w=15~25
Feed pin
L=35~40
Antenna
H=6~8
Ground
手机结构 vs PIFA天线（翻盖 或滑盖）（一）
• 翻盖手机合 盖状态，天 线表现与直 板机无异。 • 开盖状态， 上下盖PCB 都为地，天 线由在地顶 端变为处于 地中央。
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EIRP = transmitter power + antenna gain – cable loss
Power Setting 100 mW 50 mW 30 mW 20 mW 15 mW 5 mW 1 mW dBm 20 dBm 17 dBm 15 dBm 13 dBm 12 dBm 7 dBm 0 dBm Gain@ 6 dBi Patch 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi EIRP 26 dBm 23 dBm 21 dBm 19 dBm 18 dBm 13 dBm 6 dBm
手机结构 vs PIFA天线（翻盖 或滑盖）（二）
• 右二图为合、开两 种状态下天线S11 参数的Smith圆图。 右上图为合盖，右 下为开盖。 • 由右图可见两种状 态下天线工作状态 发生较大变化。通 常低频谐振降低。
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内置Helix
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内置天线结构种类
天线 Pogo Pin 天线 Pogo Pin
PCB
正向使用Pogo Pin的
PCB
反向使用Pogo Pin的
1. Stamping
PIFA的局限
• PIFA脱胎于带短路微带天线，有带宽窄的先天缺 点。 • PIFA增益偏低。 • 结构单调，不易与当今灵活多变的手机结构相适 应。 • 面对3G和多模手机的要求，一个手机的天线 （组）必须同时面对900（800）MHz、 1700MHz～2200MHz如此宽广电磁波谱的要求。 PIFA显得力不从心。
侧视 (垂直方向图)
顶视 (平面方向图)
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天线原理－偶极天线
• 偶极天线方向图侧视
看来Isotropic方向图垂直 方向收到“挤压”，水 平方向则扩大了覆盖范 围。
• 以上二图分别为直板（左）、翻盖（右）@1GHz时的增 益方向图。 • 由于翻盖打开，增益比直板状态增大了。直板状态全向性 好，翻盖状态则背向增益变小。
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PIFA需要的空间和其它条件
• PIFA需要的空间大小视乎频段和射频性能的需 求。
双频（GSM/DCS）：600 mm 2×7～8mm 三频（GSM/DCS/PCS）：700 mm 2 ×7～8mm 满足以上需求则GSM频段一般可能达－1～0dBi， DCS/PCS则0～1dBi。 • 天线正下方一般避免安放器件，尤其是Speaker和Vibrator • 电池尽量远离天线。一般至少5mm以上。 • 天线同侧后盖上不用导电漆喷涂，谨慎使用电镀装饰。
天线原理
• Directionality（方向性系数）
天线辐射方向性参数。天线据此可分全向（omnidirectional）和定向（directional）。
• Gain（增益）
天线增益定义为规定方向的天线辐射强度和参考天线之 比。
• Efficiency（效率）
Gain＝Directionality × Efficiency
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天线馈点和接地的摆放 （红色为馈点，蓝色为接地）
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正向使用Pogo Pin一般适合于带support的结构，反向使用都可以。
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• • • •
FPC FPC + Support + FPC连接器 FPC + Support + Pogo pin (正、反) Housing表面电镀
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手机结构 vs PIFA天线（直板 机）（三） • PIFA最重要的三个参数 W，L，H，其中H和天线谐振频率的带宽密 切相关。W、L决定天线最低频率。 • 手机PCB的尺寸对PIFA有很大影响 • Shielding Case对天线的影响 • 手机电池芯对PIFA影响强烈。
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内置天线分类
• PIFA Planar Inverted F Antenna • Internal Planar Monopole 内置平面单极天线 • Internal Helix 内置螺旋天线
Stamping热熔到Housing内侧，Stamping伸出spring与手机PCB连接
2. Stamping + Support
Stamping热熔到Support上，连接用spring
3. Stamping + Support + Pogo pin (正、反)
Stamping热熔到Support上，连接用Pogo Pin。
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手机结构 v典型PIFA形 式,GSM/DCS (/PCS) • 位于手机顶部 • 面向Z轴正 向，与电池同 侧。
XY平面为H面，YZ面E1面，XZ面E2面。
Z
基站
Y X
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天线原理
• 一个理论上的各向同 性（Isotropic）天线 有全立体角相等的方 向分布。 • 该天线可作为其它天 线的参照。
全向和定向
• 右上图为一高增益全 向天线。垂直方向波 束窄，阴影为天线不 能覆盖范围。水平方 向则覆盖面积很大。 • 右下图显示方向图被 “挤压”向一个方 向，辐射能量在一定 角度分布较大。而背 面能量分布少。
Beamwidth
Area of poor coverage directly under the antenna
右图为该天线 模型在 1.8GHz频 率下的增益 方向图。 • 最大增益～ 4dBi。 • 全向性可控 制
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内置Planar Monopole vs 手机 结构设计 • 内置Planar Monopole天线可以比同样工作 频率的PIFA小。 • Monopole必须悬空，平面结构下不能有 PCB的Ground。 • Monopole只需要一个Feed Point和PCB上 的Pad相连。
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内置平面Monopole出现的现 实意义
• 多模手机对多频段天 线的要求 • Monopole的大带宽和 高增益，足以应付3G 时代跨越2GHz的几百 兆带宽需求。 • 内置平面Monopole结 构灵活，易于与当今 多变的手机结构相配 合
Side View (Vertical Pattern)
Top View (Horizontal Pattern)
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• EIRP（ Effective Isotropic Radiated Power ）
手机内置式天线设计
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天线基本概念