手机天线基础知识
移动通信天线基础知识
移动通信天线基础知识移动通信天线基础知识1.引言移动通信天线是移动通信系统中非常重要的组成部分，负责将无线信号从终端设备传输到基站，以及从基站传输到终端设备。
本文旨在介绍移动通信天线的基础知识，包括天线的类型、工作原理、调整和维护等内容。
2.移动通信天线的类型2.1 方向性天线方向性天线是指其辐射和接收信号的特性具有明确的方向性。
方向性天线适用于需要指向特定方向传输和接收信号的场景，如城市中的高楼大厦。
常见的方向性天线包括宽带定向天线、扇形天线等。
2.2 环形天线环形天线即辐射和接收信号的特性呈环形分布。
环形天线适用于需要覆盖较大范围的场景，如郊区和乡村地区。
常见的环形天线包括全向天线、扇形天线等。
2.3 室内天线室内天线主要用于室内覆盖，为终端设备提供较好的信号质量。
常见的室内天线包括分布式天线系统（DAS）和蜂窝天线等。
3.移动通信天线的工作原理3.1 天线辐射原理移动通信天线通过将电磁波能量转换为无线信号进行辐射和传输。
当电信号通过天线时，它将激励天线的振子使其振动，从而产生辐射。
3.2 天线接收信号原理移动通信天线接收信号的原理与辐射原理相反。
当天线处于电磁波的辐射场中，电磁波的能量将激励天线的振子，进而电信号。
4.移动通信天线的调整和维护4.1 天线方向调整天线方向调整是为了保证信号正常传输和接收。
通过调整天线的角度和方向，使其与基站之间的信号传输相匹配。
4.2 天线位置调整天线位置调整是为了优化信号的覆盖范围和强度。
通过调整天线的位置，使其能够覆盖目标区域，并确保信号强度均匀分布。
4.3 天线系统维护天线系统的维护包括定期巡检、故障排除和设备更换等。
定期巡检可以检查天线系统的运行状态，及时发现和解决问题。
故障排除是为了解决天线系统中可能出现的故障和问题。
设备更换是为了更新和升级天线系统的硬件设备。
附件：________本文档涉及附件包括图片和示意图，便于读者更好地理解和应用。
法律名词及注释：________1.电磁波：________指在空间中以电磁场的形式传播的能量。
手机天线基本常识
一问：天线对周围环境要求有哪些？答：天线附近放置带有金属材料等物体时，不仅缩小了天线的实际使用空间，导致带宽的下降，而且增加了损耗电阻，造成辐射效率降低，从而导致天线性能的急剧恶化。
所以设计好一个好的天线需注意：a. 天线与电池的最小距离为10mm；b.天线应远离以下金属物体，保持6mm以上间距，并要求金属物体能尽量的接地或预留电路，比如马达，speak、receive等较大金属；c. 天线投影区的塑料盖内侧和后侧最好不使用有金属成分的喷漆，或者使用金属含量最少的喷漆；d.手机内的软排线应与天线保持6毫米距离。
排线不能过长，最好能在排线的两面凃上屏蔽层；e.带TP的机子，在天线的投影区范围内TP不可有走线；（后方带图说明）f.天线下方尽量减少元件，特别是较高的元件。
天线下放置元件的面积最多不超过30％，最高元器件与天线的间距最少要确保为2mm；g.从射频测试口到天线馈点的引线的阻抗保持在50 欧姆；以上这些都是针对一些比较常用具体的东西，并无法将所有的东西包括进去，设计的时候得奔着下面两个规律去：1、远离会向外辐射高频电磁波的器件。
（例如：电机，电源模组、传输高频信号的排线）2、远离会吸收电磁波的物体或器件。
（独立的金属、各种排线、金属涂层、金属壳等）上方是2款TP的背面图，看到玻璃边框的那圈米黄色的东西了吗，这些就是TP汇聚的走线。
上图框中的地方汇聚的线路占用的地方很宽，如果这部分地区恰好是预留给天线的位置，那么就会对天线的性能造成非常大的影响。
所以在平板设计之初一定要注意TP的问题，与TP供应商说明好，预留天线的位置不要有线路。
二问：不同频段天线需要多大面积呢？答：天线的空间和性能：频段所需空间可能达到的性能（天线效率）GSM4频镂空10mmL*W*H=50*7mm*6~8mmEff≈40%GSM4频+WCDMA镂空12mm L*W*H=50*7mm*6~8mm Eff≈40% GPS镂空5mm L*W=20*5mm*5 mm Eff≈50% BT/WIFI 镂空5mm L*W=10*5mm*5 mmEff≈50%GSM4频+WCDMA+LTE 镂空12mmL*W*H=50*7mm*10mmEff≈40%天线辐射体与地之间的高度H 对天线的工作带宽产生严重影响，带宽随着H 的增加而增加，一般手机天线中H 不允许低于7mm ，最好大于8mm ，严禁低于6mm 。
手机天线培训资料
手机频段及支持功能介绍GSM--- Global System For Mobile Communications,全球移动通信系统DCS--- Digital Cellular System,数字蜂窝系统PCS--- Personal Communications Service,个人通信服务CDMA---Code Division Multiple Access,码分多址WCDMA--- Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址TD-SCDMA---Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址LTE--- Long Term Evolution,通用移动通信技术的长期演进,分为TDD-LTE和FDD-LTEWIFI--- WIreless-Fidelity,无线保真BT--- Bluetooth,蓝牙GPS--- Global Positioning System,全球定位系统AGPS--- Assisted Global Positioning System,辅助全球卫星定位系统语音方案介绍VOLTE--- Voice over LTE,基于LTE的语音业务CSFB--- Circuit Switched Fallback,电路域回落SGLTE--- Simultaneous GSM and LTE, LTE与GSM同步支持; SVLTE--- Simultaneous Voice and LTE,SVLTE&SGLTE基本是一个概念，是一种单卡双待策略，手机Байду номын сангаас入一张卡，但可以同时工作在LTE网络和2/3G网络下（如果2/3G网络是CDMA，则是SVLTE，如果2/3G网络是GSM/UTRAN的，则是SGLTE），这样数据业务使用LTE网络，语音业务用2/3G网络。可以同时工作。 CSFB则是一种单卡单待的方案，终端只能工作在一个网络下，例如工作在LTE下，当有语音来电时，通过回落的方式回到2/3G网络下工作，因此采用CSFB方案4G网络和语音是不能同时进行的，
移动通信天线基本知识
移动通信天线基本知识移动通信天线基本知识1.引言移动通信天线是无线通信系统中的重要组成部分，起着收发信号的关键作用。
本文将介绍移动通信天线的基本知识，包括天线的分类、工作原理、参数和性能等。
2.天线分类2.1.按天线结构分类2.1.1.定向天线：具有指向性，用于指定方向的通信。
2.1.2.全向天线：具有均匀辐射特性，无指向性，用于覆盖大范围的通信。
2.1.3.扇形天线：具有指向性，辐射角度可调节。
2.2.按频段分类2.2.1.微波频段天线2.2.2.毫米波频段天线2.3.按天线应用场景分类2.3.1.室内天线2.3.2.室外天线3.天线工作原理天线通过转换无线电频率信号为电磁波信号，将其辐射到空间中。
工作原理基于安装在天线上的振子（或叫辐射元件），通过振动产生电磁场，从而实现电磁波的发射和接收。
4.天线参数和性能4.1.增益：指天线在某一方向上辐射功率相对于理想点源辐射功率的比值。
4.2.方向性：指天线在不同方向上的辐射能力。
4.3.阻抗：天线的输入端阻抗参数，通常以阻抗匹配的形式与发送和接收设备连接。
4.4.频率范围：天线能够工作的频率范围。
4.5.振子类型：常见的振子类型有偶极子、单极子、微带线等。
4.6.天线驻波比：指天线传输线上电压最大值与最小值之比，用于评估天线效率。
附件：本文附件为移动通信天线产品手册，包含更多详细信息和实例。
法律名词及注释：1.电信法：指中华人民共和国电信法，对电信行业的运营、开展、管理等方面进行了规范。
2.频谱管理：指对无线电频谱进行规划、分配、使用等管理工作，旨在保障无线通信的正常进行。
3.天线安装规范：指针对天线的安装、调试、维护等方面制定的规范，确保天线能够正常工作并符合相关标准。
手机天线基础知识课件
手机天线基础知识
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天线馈点和接地的摆放 （红色为馈点，蓝色为接地）
手机天线基础知识
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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。
手机天线基础知识
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手机结构 vs PIFA天线（翻盖或滑盖）（二）
手机天线基础知识
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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
手机天线基础知识
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Feed Strip PCB
手机天线基础知识
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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
Stamping热熔到Housing内侧，Stamping伸出spring与手机PCB连接
2. Stamping + Support
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。
• 增益越高，垂直方向 波束越窄，水平方向 覆盖面积越大。
手机天线基础知识
侧视 (垂直方向图)
垂直波束
dipole (with Gain)
顶视 (水平方向图)
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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。
手机内置天线知识-100223
手机内置天线概况
在手机射频器件中，天线属于无源器件，它在手机系统中非常重要，主要是基于 以下两个原因，第一是因为天线位于整个手机电路的最前端，它的性能在很大程 度上决定了整机的性能，非常重要；第二是由于天线是整个手机电路中唯一需要 “量身定做”的器件，不像其他 IC 都是统一的，天线是手机中比较特殊的电子/ 结构件。 目前，在内置天线的市场主流中，对于每一位手机用户而言，在通话的时候， 突然中断总是令人生气，而且，如果接收效果不好，用户会感到不快。对于手机 的射频性能来讲，天线的性能极为重要。NOKIA和三星的手机因其自身的ID设计 美观和信号好而得到了广泛的消费市场。主要原因是他们的初期方案中就已经包 含了天线相关的设计。由于外观、主板、结构、天线是作为一个整体，提供给天 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。
手机天线的基本概念及测试原理
天线设计公司对天线调试完成后，相应都会出具一份测试报告，可以通过报告中 天线参数（测试指标）判断天线性能的优劣，决定是否可以接受当前的天线性能 一份完整的天线测试报告，应该包括无源参数和有源参数。当然根据测试的目的， 一些参数在报告可以不予体现。 1. VSWR 与 Return Loss VSWR 与 Return Loss 是一个非常重要的指标，它是天线调试过程中第一个需要测 试的参数，它的重要性体现在以下两个方面： 1） 直接决定天线的传输效率，间接影响天线的辐射效率：
新手入行手机天线学习
1.手机天线基本知识1.1 移动通信对手机天线的要求天线最主要的功能在于转换两种不同传播介质中的电磁波能量。
在能量转换的过程中，会出现收发信机与天线及天线与传播介质之间的不连续接口。
在无线通讯系统中，天线必须依照这两个接口的特性来做适当的设计，以使得收发信机、天线以及传播介质之间形成一个连续的能量传输路径。
移动通信手机对天线的要求：a.外在要求：天线尺寸小，重量轻，剖面低，携带方便，机械强度好b.电性能要求：水平面要求有全向辐射方向图，频带宽，效率高，增益高，受周围环境影响小，对人体辐射伤害小1.2 手机天线的分类和性能对比1.2.1 分类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：a.外置天线：单极天线、螺旋天线、PCB印制螺旋天线b.内置天线：微带贴片天线、缝隙天线、IFA天线和倒L天线、PIFA、陶瓷天线1.2.2 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。
图1PCB板螺旋天线图2螺旋天线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。
拉杆天线：一般是采用一节1/4波长螺旋和一节1/2波长螺旋构成，需要介质棒去耦，用来实现手机的高增益，在手持情况下，其增益可增加6dB以上。
另外还有一种所谓的介质天线，中长介质天线是一种漏波天线，其辐射特性为端射，而此处的介质天线可能是类似单极天线的天线，其通过介质谐振器的原理工作来辐射信号，可以使天线的体积大大减小，如果如此，此天线的Q值高，带宽窄，宽带与多频均不易实现，应不会有多少应用。
移动通信天线基本知识
移动通信天线基本知识第一章：引言1.1 本章概述1.2 天线的作用和重要性1.3 文档目的和范围第二章：天线基础知识2.1 天线的定义2.2 天线的分类2.2.1 按传播方式分类2.2.2 按天线结构分类2.2.3 按频率分类2.3 天线的基本特性2.3.1 增益2.3.2 方向性2.3.3 阻抗2.4 天线参数的测量方法2.4.1 增益的测量方法2.4.2 方向性的测量方法2.4.3 阻抗的测量方法第三章：移动通信天线的应用3.1 无线通信系统中的天线3.1.1 移动通信基站天线3.1.2 移动终端设备天线3.2 移动通信天线的选型原则3.2.1 频段覆盖需求3.2.2 天线增益需求3.2.3 天线方向性需求3.3 移动通信天线的安装及调试3.3.1 天线安装位置选择3.3.2 天线的定向姿态调整3.3.3 天线与传输线的连接第四章：移动通信天线的维护与故障排除4.1 天线的日常维护4.1.1 天线的清洁4.1.2 天线的检查与保养4.2 天线故障的分类4.2.1 外在因素引起的故障4.2.2 内在因素引起的故障4.3 天线故障的排除方法4.3.1 外在因素引起的故障排除4.3.2 内在因素引起的故障排除第五章：天线安装与维护的法律规定与注意事项5.1 法律名词及注释5.2 天线安装的法律规定5.3 天线维护的法律要求5.4 天线辐射的环境保护要求附件：1. 天线测量报告范本2. 天线安装调试记录表本文档涉及附件：1. 天线测量报告范本（附件1）2. 天线安装调试记录表（附件2）本文所涉及的法律名词及注释：1. 频段：指特定的频率范围。
2. 增益：指天线在某一特定方向上辐射功率相对于参考天线的倍数。
3. 方向性：指天线在一个或多个特定方向上具有较高的辐射能力。
4. 阻抗：指天线输入端的特性阻抗，通常以电阻和电感值表示。
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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 ×7～8mm 三频（GSM/DCS/PCS）： ×7～8mm 700 m m2 满足以上需求则GSM频段一般可能达－ 1～0dBi， m m2 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。
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
手机结构 vs PIFA天线（直板 机）（一）
• 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。
• Efficiency（效率）
Gain＝Directionality × Efficiency
Efficiency＝Output Power/Input Power
天线原理
• Polarization（极化）
天线远场处电矢量轨迹。分线极化、圆极化、椭圆极化。 一般手机外置（stubby）天线在H面接近线极化，PIFA和Monopole极 化复杂。 基站入射波为线极化，方向与地面垂直。
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）
• 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。
手机内置式天线设计
天线基本概念
• Return Loss（回波损耗S11）
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。
PCB 天线高频部分
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。
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
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。
XY平面为H面，YZ面E1面，XZ面E2面。
Z
基站
Y X
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。
侧视 (垂直方向图)
顶视 (平面方向图)
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。
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
侧视 (垂直方向图)
垂直波束
dipole (with Gain)
• 增益越高，垂直方向 波束越窄，水平方向 覆盖面积越大。
顶视 (水平方向图)
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。
3. Stamping + Support + Pogo pin (正、反)
Stamping热熔到Support上，连接用Pogo Pin。
正向使用Pogo Pin一般适合于带support的结构，反向使用都可以。
• • • •
FPC FPC + Support + FPC连接器 FPC + Support + Pogo pin (正、反) Housing表面电镀
Beamwerage directly under the antenna
Side View (Vertical Pattern)
Top View (Horizontal Pattern)
• EIRP（ Effective Isotropic Radiated Power ）
• 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。
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。
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
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
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（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。