PIFA和MONOPOLE天线的原理和区别
PIFA天线问题总结
PIFA天线是从倒F 天线发展出来的，通常有一个馈电脚和一个接地脚，也有的人在设计PIFA 天线时会再加另外一个单独的接地脚在馈电脚附近，为了拓宽带宽。
PIFA 天线通常要求天线下面的PCB 上有地，辐射体与地之间形成电场，当天线距离PCB 有一定高度时，会形成辐射场，辐射电磁波。
单极天线通常由四分之一波长的辐射体形成。
没有地脚，只有馈电脚。
对PCB 上的地要求不如PIFA严格，比如FMA天线，要求天线必须距离PCB有一定距离，否则天线效率很难很好的发挥出来。
对于做在PCB板子上的天线来讲，PIFA天线时需要正下方有地参考平面的，而且对地面积要有要求。
一般来说双频的需要面积在600mm2左右，垂直高度7-8mm。
而单极天线来说PCB板子的天线下面部分是地要挖空的。
双频一般是8*30，高度在5mm左右。
以上只是参考！天线形式一般由手机公司根据结构决定。
从天线原理上讲：1.翻盖机、滑盖机、旋盖机：PIFA天线适用。
如采用monopole天线要放在手机尾部。
2.直板机：PIFA、monopole天线都适用。
3.超薄翻盖机、滑盖机、旋盖机：monopole天线适用，但要放在手机尾部。
PIFA天线基本不适用（视整机厚度和天线高度）。
4.超薄直板机：monopole天线适用，PIFA天线基本不适用（视整机厚度和天线高度）。
原则上PIFA也可以只有单溃点, 加地馈点是为了拓展带宽这个认识是有问题的！PIFA的接地主要目的是两个：1.增加天线在低频（8～9百兆的）特性阻抗。
如果没有接地，天线的阻抗就太低，大约一般就20～30欧姆，根本无法匹配。
但是阻抗的频率特性比较平缓。
这也就是为什么只有一个馈点的天线低频谐振浅，但是曲线变化平缓的道理。
加了接地后，相位图上就会发生从很低的阻抗在很少的频率范围内猛然上升至千、万量级，这中间自然有一个范围围绕50欧姆的。
所以有接地的天线谐振可以调得很深，但频率带宽就比较窄了。
2.微带天线通过在馈电点后方加接地壁，使得1/2波长的天线变成了1/4，天线就小型化了，但是代价就是理论上少了3dBi增益（少了一个等效狭缝天线的增益）。
PIFA与Monopole
天线分为内置与外置，外置主要使用螺旋或者PCB，螺旋天线一般带宽比较好也比较常用，PCB 天线比较容易调频率易于设计，但爱立信有两项重要专利，所以在欧美市场上很少其他厂商使用。
还有一种假内置天线，其实就是外置天线的内置，性能相对比较差，一般不推荐使用。
内置天线而言，主要是PIFA与MONOPOLE天线。
PIFA的结构有slot antennna,G antennna等，一般常用G天线。
monopole 天线的效率极高，三星手机常用此种设计，但SAR值比较成问题。
但三星折叠机比较多，天线可以远离人脑，SAR相对人脑影响较小。
天线设计是个相对比较狭窄的领域，一般的RF工程师都可以进行设计，但要把天线作好是非常不容易的，需要长时间的积累。
所以即便NOKIA，也把天线外包给飞创等著名天线设计公司。
slot antennna 中高低频一般是由parastic产生的,由于天线其实要求的是1/4波长,在这种结构中,发射片之间的槽长便近似于1/4波长,因而产生谐振点,G天线则是一般分成两块,基本相独立,一边产生低频,另一边是高频。
通过控制发射片的长度可以改变频率.有时怀疑在两种结构中可能两种产生方式都存在,因为每个天线上都会有最敏感的区域,可能只是哪一种表现出的更强一点而已.monopole antenna 的SAR值,如果直板机的话,一般在2.0以上,大大超过欧标与美标,一般国产手机不会考虑SAR值的,只要效率好就ok,所以如果你所使用的是这种烂机的话,基本可以扔掉了.内置天线技术要求：内置天线材料为铍铜、不锈钢等其他材料，具体支撑视结构而定。
铍铜（外面镀金）天线的RF 性能比较好，但是价格稍高于不锈钢材料。
内置天线性能的保证对结构要求较严，基本的要求如下，否则天线性能将受到较大影 响，具体影响程度视天线的类型而定。
一般认为，PIFA 天线体积大、性能好；滑盖机必须使用此种天线进行设计。
具体要求如下：1. PIFA 的高度应该不小于6.5mm；2. LCM 的connector 应该布局在主板的键盘面；3. 天线的宽度应该不小于20mm；4. 从射频测试口到天线馈点的引线的阻抗保持在50 欧姆；5. PIFA 天线的附近的器件应该尽量做好屏蔽；6. 馈点的焊盘应该不小于2mm*3mm;7. 馈点焊盘（pad）应该居顶靠边；8. 如果测试座布局有困难，也可以放在天线区域；9. 天线区域可适当开些定位孔。
天线论文1
手机天线的分类通信1202120900619魏炜楠摘要本文主要介绍了手机天线的分类。
手机天线分为外置天线及内置天线两大部分，其中外置天线主要为螺旋天线及PCB版螺旋天线，内置天线主要为PIFA皮法天线及MONOPLE单级天线。
文章的最后，对两种天线的异同进行了对比。
关键词内置天线、外置天线、手机天线、PIFA天线、单极天线正文传统的手机天线可以根据天线所处的位置分为外置天线和内置天线两大类。
手机天线按传统的天线单元形式可分为：单极天线、螺旋天线、PCB印制螺旋天线、微带贴片天线、缝隙天线、IFA天线和倒L天线、PIFA天线、陶瓷天线。
其中前三种一般是外置天线，后面的几种是内置天线。
一、外置天线的情况外置天线的的优点是频带范围宽、接收信号比较稳定、制造简单费用相对低；缺点是天线暴露于机体外易于损坏、天线靠近人体时导致性能变坏、不易加诸如反射层和保护层等来减小天线对人体的辐射伤害、同时对于FDD的系统，接收和发送必须使用不同的匹配电路。
传统的外置天线一般为单极天线，虽然制作简单，但是尺寸较大，不便于携带。
一般采用螺旋天线来降低天线的尺寸（法向螺旋），另外现在也开始使用印制在PCB 的螺旋天线来得到更小尺寸与各种形状的外置天线。
众所周知，螺旋线是一种慢波结构，螺旋天线实际也是一种慢波化的单极天线。
由于螺旋线的作用，减小了电磁波沿螺旋线传播的相速度，因此天线的长度可以缩短。
也正是由于螺旋线的慢波结构，使得天线的Q值高，带宽窄，天线的储能大，辐射效率降低。
PCB板螺旋天线实际是一种变形的螺旋天线，利用PCB板的介电常数进一步降低天线的尺寸而已。
这种天线还有许多种变形形式，能够实现多频、宽带的要求，有很强的灵活性，因此在外置天线中，此类天线的应用越来越广。
对于PCB布线的要求，馈电点位置的要求与外置螺旋天线相同。
不同的地方在于PIFA天线有一个距离PCB的高度的要求。
对于双频天线，要求至少大于6mm。
对于三频天线，要求至少大于7mm。
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
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手机PIFA天线原理
手机天线常用三种：1：螺旋天线，以前常用，突出一个头的外置，现在很少见。
2：PIFA天线，最常用的主流天线，NOKIA等常用3：单极性天线，主要在MOTO V3、V6上使用本文主要讲解第二种类型，PIFA天线。
PIFA天线，大家首先碰到的第一个问题就是，馈点2与地馈点怎么是短路的，注意看下图，2，3脚是短路的。
在很多人脑子中，螺旋天线和单极性天线比较好理解，就是1/4波长原理，其中一个馈点就是螺旋或者单杆，另外一极就是地了，他们的场结构非常简单，如下图，就是，可以简单等效为一个LC谐振回路，其中C特别小，一个一个的谐振回路耦合上去，最后电磁场释放到外部。
那么PIFA天线对应的模型应该是如何的，如何解释馈点与地的短路，这个对射频，尤其是天线设计者来说，是很重要的，理解了这个，他们就可以摆脱机械的操作。
说实在，现在的天线设计者，绝大部分对天线一无所知，除了几个指标，比如驻波系数比，功率等级，方向性等。
其他的就是实验，按模板不停的修改天线，直到出来效果即可，原理他们完全不懂。
PIFA天线等效图如上，由L2与C1构成一个偏向电容性的谐振，之后与L1电感谐振，这样大家就可以理解为什么馈点跟地看上去短路了一样。
说穿了，就是通过L1，L2，C1把传输线过来的能量升压到C1上，之后利用C1这个场空间把电磁场能量释放出去，所以对C1来说，必需要求上面的铜皮跟地之间有一定的高度，一般不小于7mm，最少不低于5mm。
为了提高天线频带，往往再引入C2，也就是第一个图上面的第一脚，也就是引入一个地，这样让电场有更广泛的辐射。
学员中小郭提出，为什么手机板短的信号一般不如手机板长的信号号，比如说有些手机板，之后5CM长，信号就不如11CM长的手机板天线更容易调试，这个其实可以用PIFA天线的场结构非常好的解释，因为手机板长的天线，C2范围特别宽，对应的电场波长也比较长，更容易辐射GSM 900MHz的信号出去。
此外小郭又提出，问什么PIFA天线稳定性好于单极性天线，但灵敏度低于单极性天线。
手机内置天线知识-100223讲解
天线是作为一个整体，提供(tígōng)给天线的空间及内部环境十分合理，所以天线性能优越也
在情理之中。所以前期手机厂商和天线厂商之间的协作评估是十分重要的。
反观国内的手机设计，各方面的工程师对天线的认识不足，同时受外形至上和结构方案
的制约，到最后来“配”天线，这与包含天线的整体方案设计有本质的区别。往往就导致留
给天线的面积和高度不足，或天线周围环境复杂（在天线下面安置喇叭、摄头、振子等元
件），造成天线性能下降。实际上，这些我们在评估阶段双方进行有效沟通，手机ID、结构、
射频设计兼顾天线和整体性能的基础上，是可以创造优质的手机产品的。
精品资料
天线(tiānxiàn)的基本概念
天线是无线移动通信系统中必需的器件，既可以将微波传输线上导行波的电磁能量以电 磁波的形式发射出去，也可以将外部电磁波转化为馈线的导行波输送给接收机。从本质上讲， 天线是一种换能/转换装置，它是外部空间电波/电磁场与内部电路联系的桥梁和纽带，没 有天线也就没有无线通信。
工程上常以通频带与中心频率的比值作为相对带宽。天线带宽主要决定于天线型式和结
构。当频率变动时，天线、馈线之间的阻抗不匹配会引起馈线上驻波系数增大。若规定 容许驻波系数变化极限，便可确定天线的带宽。对一般线天线，如规定驻波系数为 1.5～2时，其相对带宽约为百分之几；天线带宽可以通过多种技术增大，如使用较粗的 金属线，使用金属“网笼”来近似更粗的金属线。对于粗天线，带宽可达百分之几十。
用圆极化天线接收任一线极化波，或者，用线极化天线接收任一圆极化波，等等情况下，
也必然发生极化损失------只能接收到来波的一半能量。当接收天线的极化方向与来波 的极化方向完全正交时，例如用水平极化的接收天线接收垂直极化的来波，或用右旋圆 极化的接收天线接收左旋圆极化的来波时，天线就完全接收不到来波的能量，这种情况 下极化损失为最大，称极化完全隔离。
PIFA天线和MONOPOLES天线设计注意事项及比较
PIFA天线基本注意：1：天线空间一般要求预留空间：W ，L，H其中W（15-25mm）L(35-45mm),H(6-8mm) 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20mm×30mm×7mm。
双频（GSM/DCS）：600 ×6～8mm三频（GSM/DCS/PCS）：700 ×7～8mm满足以上需求则GSM频段一般可能达－1～0dBi，DCS/PCS则0～1dBi。
当然高度越高越好，带宽性能得到保证。
2：内置天线周围七毫米内正下方不能有马达，SPEAKER，RECEIVER 等较大金属物体。
有时候有摄相头出现，这时候应该把天线这块挖空，尽量做好摄相头FPC的屏蔽（镀银糨）否则会影响到接收灵敏度。
3：内置天线附近的结构件（面）不要喷涂导电漆等导电物质。
4：手机天线区域附近不要做电镀工艺以及避免设计金属装饰件等。
5：内置天线正上、下方不能有与FPC 重合部分，且相互边缘距离七毫米以上。
6：内置天线与手机电池的间距应在5mm 以上。
7：手机PCB的长度对PIFA天线的性能有重要的影响，目前直板机天线长度75-105mm之间这个水平，8：馈点的焊盘应该不小于2mm*3mm;馈点应该靠边缘。
9. 天线区域可适当开些定位孔！10 在目前的有些超薄的滑盖机中，由于天线高度不够，可以通过挖空PIFA天线下方主板的地，然后在其背面在加一个金属的片，起到一个参考地的作用，达到满足设计带宽的要求。
MONOPOLAR (假天线)天线体积稍小、性能较差，一般不建议采用。
具体要求如下：1.内置天线周围七毫米内不能有马达，SPEAKER，RECEIVER 等较大金属物体。
2.天线的宽度应该不小于15m；3.内置天线附近的结构件（面）不要喷涂导电漆等导电物质。
4.手机天线区域附近不要做电镀工艺以及避免设计金属装饰件等。
5.内置天线正上、下方不能有与FPC 重合部分，且相互边缘距离七毫米以上。
天线论文
手机天线摘要：本文讲述了手机天线的分类，分为内置天线和外置天线两大部分。
其中，外置天线包括PIFA皮法天线、MONOPOLE单极天线等，外置天线主要有单极天线和螺旋天线，并对两种天线进行比较，了解手机天线设计要求。
关键词：手机天线外置天线内置天线设计要求正文：传统的手机天线可分为内置天线和外置天线两大部分。
手机天线的结构与形式有外置式：¼波长鞭状、¼波长伸缩式（振子螺旋天线组合）、螺旋。
内藏式：微带缝隙、微带贴片、介质、背腔式、铁氧体式。
一、手机内置天线1. PIFA皮法天线辐射体面积550～600mm2，与PCB主板TOP面的距离（高度）6～7mm。
天线与主板有两个馈电点，一个是天线模块输出，另一个是RF地。
天线的位置在手机顶部。
PIFA皮法天线如按要求设计环境结构，电性能相当优越，包括SAR 指标，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。
2、MONOPOLE单极天线辐射体面积300～350mm2，与PCB主板TOP面的距离（高度）3～4mm，天线辐射体与PCB的相对距离应大于2mm以上。
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。
不适用折叠、滑盖机，在直板机和超薄直板机上有优势。
3、内置天线的特点（1）内置微带天线可集成到印制电路板和外壳上，在手机内部，不额外增加设备尺寸；（2）采用屏蔽技术来屏蔽天线，SAR值非常小；同时提高对垂直和水平极化波的接收灵敏度，实现更好的全向辐射特性；二、手机外置天线1、单级天线单级天线虽然制作简单，但其尺寸较大，不易携带，故一般不使用。
2、螺旋天线螺旋天线实际上也是一种慢波化的单级天线。
由于螺旋线的作用，减小了电磁波沿螺旋线的传播速度，因此缩短了天线的长度。
螺旋天线的慢波结构使得天线的Q值增高，带宽窄。
天线的储能大，辐射效率降低。
3、PCB板螺旋天线实际是一种变形的而螺旋天线，利用PCB板的介电常数进一步降低天线的尺寸。
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PIFA和MONOPOLE天线的原理和区别
1。
PIFA天线是微带天线演变而来。
很多的英文资料介绍Patch Antenna，建议看看基本原理。
最简单的patch天线是一个金属片平行放置于地平面上，用同轴线或者微带线馈电即可。
其辐射主要靠边缘场。
假设该天线平行于大地放置，其形状为矩形，长边左右摆放，长边的长度为1/4波长。
如果左边缘的场是从patch 到地，那么右边缘刚好反向从地到将左右两个边缘的电场分解成水平和垂直分量，你会发现垂直分量抵消，水平分量加强。
这样将会产生平行于地平面的线极化远场。
就手机而言，pifa天线的主极化一般是平行于手机主地平面。
此时，可以得到两个基本结论，1）这种天线的谐振波长为贴片长边的4倍（实际中请考虑介质的波长缩短效应，正比于1/sqrt(epsilon)；2）这种天线的辐射主要靠边缘。
而边缘的场越往外倾斜，辐射越好（开放场）。
这就是为什么PIFA天线的高度如此重要的原因。
2。
加一个接地片（很多加在馈电附近）后，从微观角度来看贴片上的电流将改变流向，部分电流从右侧会流回来再回到地。
这样天线的谐振频率就会降低，一般波长会在4倍于贴片长边和短边之和左右（同样要考虑波长缩短效应）。
从另一个角度来说，馈电柱与短路柱是一段双线传输线。
它将变换天线的阻抗。
是一种变压器效应，它将部分容抗变换成感抗，从而使整个天线形成谐振。
这段线越长（极限是长到1/4波长）其变化效果越明显（越敏感，实际中就是天线的高度增加）。
传输变换原理大家应该清楚。
当改变馈电柱和短路柱的横向尺寸或者他们之间的距离时，实际上你是在改变该段传输线的特征阻抗。
也就相应地改变变换公式中平方的那部分。
这就是为什么我们常说馈电点和短路点的改变将比较大的改变天线的阻抗。
同时也是为什么说PIFA天线一般可以不要匹配电路可以优化的（事实上，加匹配有时候会反而降低天线的传输性指标）。
3。
这个问题的解释是要配上图可能会更清楚。
的确有些问题是要有坚实的理论基础以及现实经验才会有比较深的理解的。
建议朋友们工作时一定要扎实。
以我个人经验具体做法是：实际工作中的数据要仔细分析，当发现不一样就要找为什么。
这里的不一样可能是这次的结果和上次的不一样，也可以是结果与你想象的不一样，还可以是你的结果和别人的结果不一样。
当你找到了为什么不一样的原因后，你就会有较深的理解，同时你就进步了。
有时候要想搞清楚‘不一样’，需要很多其他的知识，你也要想办法去学习（复习），相应地也就增加了你的知识面。
monopole中文意思为单极子，然而其实际工作原理并不如其名字一样。
先从短偶极子说起，其两臂上的电荷一正一负并成正弦变化时，也就产生了交变电流（场），对外辐射。
半波振子，上下臂各四分之一波长。
上下臂的电流大小对称流向相同（正负电荷成对），电流强度分布是从中间馈电点处向两端点逐步由大到小。
馈点处电流最大，电阻（因为正好谐振没有电抗）最小。
这样的天线为平衡天线（天线上电流上下臂平衡）。
现在去掉偶极天线的一臂，将另一臂换成无穷大地，大地对场的反射，根据镜像
原理，一正电荷将在其镜像处感应出一负电荷，此时，天线的上臂将产生一镜像，该镜像上的电流分布完全等同于偶极天线的下臂，在这种情况下，我们称这种天线为单极天线。
对于无穷大地其辐射图等同于偶极子。
如果将地逐步缩小，将无法行程理想镜像，下面地的电流分布将发生变化。
现今的手机，体积越来越小，机体再不能看成是大地，机体越小，手机中的单极天线受手机影响越大，因为手机俨然成为了天线的另一臂了。
这种天线是非平衡天线。
天线（系统）上电流分布将明显受手机体的影响。
当手机的最大尺寸小于系统最小频率的四分之一波长时，天线系统将无法在该频点处产生谐振。
如AMPS、PCS双频系统设计，AMPS频段就要求机体长度至少达到824MHz的四分之一波长。
手机越小，天线越容易受翻盖的影响，等等。