手机天线基础知识
手机天线基础知识
Feed Strip PCB
天线低频部分 塑胶支架 38X6X4
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;
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
全向和定向
Beamwidth Area of poor coverage directly under the antenna
Side View (Vertical Pattern)
Top View (Horizontal Pattern)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• EIRP Effective Isotropic Radiated Power
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;
手机天线基础知识
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）
手机天线基础知识最新版本
精选2021版课件
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翻盖机天线放置的位置（一）
天线放置位置1的优点： • 手的影响比较小。 天线放置位置1的缺点： • 需要的射频线比较长，所以损
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天线在上端（一）
天线放在PCB上端时，常出现的问题：
（1）天线通常使用PIFA天线。?
（2）手机处于打开状态时，低频功率不能有 效辐射出去。
（3）在合盖状态，低频功率由于受到板长不 够的影响而不是很好。
（4）滑轨的影响很大（通常需要尝试不同地 方的接地点） 。
（5）滑轨FPC对天线性能的影响比较大。
耗比较大。 • 射频线很难有良好的接地。 • 成本比较高。
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翻盖手机天线位置的放置（二）
位置2的优点：
• 射频线容易走线，且成本相对 较低。
• 没有其他传输线外的损耗。 位置2的缺点： • 手指的影响比较大。 • MONOPOLE结构的天线，在合
盖的时候性能相对较差。
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• （手机的所有金属必须正确的接地，避免能量损失， 和附加的不辐射的谐振。关注射频垫圈。）
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Rule No. 10 (规则 10)
• Let the space between radiator and ground plane be filled with air as much as possible, in other words use as little support material as possible
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 。
关于手机天线的补充知识
关于手机天线的补充知识
内、外置天线比较
目前手机天线主要就内置及外置天线两种，内置天线客观上必然比外置天线弱。
天线的架设都是尽量远离地面和建筑物的，天线接近参考地的时候，大部分能量将集中在天线和参考地之间，而无法顺利发射，所以天线发射，需要一个“尽量开放”的空间。
而手机电路版就是手机天线的参考地，让天线远离手机其他电路，是提高手机天线发射效率的关键。
但受到实际环境限制以及大家追求携带方便的要求，手机的设计就必须在电气方面做出妥协。
实际上，所有的GSM手机的接收发送电路的增益都是是可以根据环境变化而自动调节的，能通过合理的参数设定，会自动补偿有关的损失。
所以，就手机整体而言，在信号比较好情况下，内天线和外天线并不能看出差别。
差别是有的，在信号很弱的情况，外天线尤其是长天线的信号死点门限将高于内天线，也就是理论上内天线手机比较容易在弱信号环境丢失信号。
辐射问题，天线效率的下降必须以大的发射功率补偿，相同条件下内天线的辐射会比外天线大。
但人体实际受到的辐射和整机结构有关，内天线手机也可以通过合理安排天线位置，抵消辐射对人体的影响。
辐射问题
手机的辐射主要是手机的天线发射模块带来的，手机的天线做得十分粗大，它的作用就是为了减小发射的阻力。
可以说手机天线是手机的辐射源，而把所谓的防磁贴贴在听音器上面也是不行的，因为这样会改变天线周围的磁场，使得天线的信号发生变化，使得通话不能正常进行。
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。
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是移动通信系统中的重要组成部分，它负责将信号从移动设备传输到基站或者将信号从基站传输到移动设备。
在移动通信技术的发展过程中，天线的设计成为了一个关键性的问题。
1. 天线的分类根据用途和特点，移动通信天线可以分为以下几种类型：1.1 手持终端天线手持终端天线是移动设备中的内置天线，用于接收和发送信号。
这种天线一般采用小型化设计，以适应手持设备的外形和尺寸。
常见的手持终端天线有贴片天线、PIFA天线等。
1.2 基站天线基站天线是用于在基站和移动设备之间进行信号传输的天线。
由于基站天线的高度和安装位置通常比较高，所以其设计要考虑到信号覆盖范围和天线方向性等因素。
常见的基站天线有定向天线、扇形天线等。
1.3 室内分布系统天线室内分布系统天线是用于在室内环境中传输无线信号的天线。
由于室内环境中存在多种干扰因素，这种天线一般具有较强的抗干扰能力和覆盖范围。
常见的室内分布系统天线有墙壁天线、天花板天线等。
2. 天线的性能指标移动通信天线的性能指标对于天线性能的评估和选型非常重要。
常见的天线性能指标包括以下几个方面：2.1 增益天线的增益是指在天线辐射方向上的能量密度相对于随机辐射方向上的能量密度的比值。
增益越高，天线在辐射方向上的信号能量也就越强。
2.2 方向性天线的方向性是指天线在不同方向上的信号辐射强度的差异。
方向性越窄，天线辐射的信号范围也就越窄。
方向性适中的天线可以在提高通信质量的，保证较大的覆盖范围。
2.3 阻抗匹配天线的阻抗匹配是指天线的输入端和输出端的特性阻抗与连接设备之间的匹配情况。
当天线的阻抗与设备之间的阻抗匹配不好时，会导致信号反射和损耗，降低通信质量。
3. 天线的设计原则在进行移动通信天线的设计时，需要考虑以下几个原则：3.1 天线尺寸天线的尺寸应当与移动设备或基站的外形尺寸相匹配，以便于天线的安装和布局。
尺寸的小型化设计也有助于提高设备的便携性和美观性。
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Rule No. 7 （规则 7）
• Don’t “shield” pads or try to minimize shielding • （不要屏蔽焊点或是试图减少遮护板）
Rule No. 8 （规则 8）
• Let the radiator’s edges “see” free edge of ground plane as much as possible, maybe even reach over the ground plane’s edge • （发射片的边缘尽可能接近接地片的边缘，甚至发射片
GAIN,EFF,Directivity
• GAIN: 天线的增益,一般用dB来表示. • Directivity: 天线的方向性. • G=EFF*D
TRP,EIRP,TIS,EIS
• • • • TRP: Total Radiated Power. EIRP: Effective isotropic Radiated Power TIS: Total Isotropic Sensitivity EIS: Effective Isotropic Sensitivity.
可以超出接地片的边缘）
Rule No. 9 （规则 9）
• All metals of the chassis have to be properly grounded to avoid power losses and additional nonradiating resonances. Pay special attention to RFgaskets. • （手机的所有金属必须正确的接地，避免能量损失， 和附加的不辐射的谐振。关注射频垫圈。）
翻盖手机天线位置的放置（三）
位置3的优点： • 射频线容易走线。 • 没有其他传输线外的损耗。 • 合盖时候性能较好。 • SAR比较小。 位置3的缺点： • 手的影响比较大。 • 打开时低频的性能比较差，需要 在转轴处做处理。
手机评估要求
直板机PIFA天线的评估
• 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）。 • 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的影响可以通过串 联电感的方式来降低，元件位置尽量靠近引线PAD；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；SIM卡座部 放到天线下方有可能影响到天线灵敏度。 • 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。这种设计需注 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。
电磁波
• 电磁波通常指的就是无线电波,它是以光的 速度传播. • V=λ*f (v: 速度, λ: 波长 f: 频率) 例如: 900Mhz 的波长: λ= V/F =3*10^8/9*10^8=0.33m=33cm
介质
• 介电常数εr>=1.真空的介电常数为1. • 介电常数越大,波长就越短. • 选择高介电常数的介质可以减小天线的空 间. 但是会造成带宽比较窄,能量储存在介质 中,不利于能量的有效辐射.
• Pay special attention to antenna’s height (distance between radiator and ground) <=> BANDWIDTH! • （请密切注意天线的高度（发射片和接地 片的距离） <=> 带宽）
Rule No. 4 （规则 4）
Number ONE rule (首要规则)
• When designing any kind of small antenna for the mobile phone, it’s important to start designing the antenna TOGETHER with the antenna manufacturer in very early state to achieve the best possible performance, and when concerning internal antennas this is even MORE important • （在设计任何种类的移动电话天线时，为了得到 尽可能最好的性能，和天线制造商在最初阶段一 起开始设计天线是很重要的，这对于内置天线来 说尤为重要。）
SAR
• • • • • SAR: Specific Absorption Rate SAR是用来测量有多少能量被人体组织吸收. 是用一种特定的系统来测量.(DASY 3,DASY4) 一般是是以1g或10g的大小为单位来测量. 欧洲对SAR的要求是2.0W/KG,美洲为 1.6W/KG.
功能测试的趋势和标准
• 天线会越来越多.(BT,FM,WIFI,AM, RFID,WIMAX,DVB等) • 测试的项目会越来越多 (TRP,TIS,EMC,ESD,EMI等) • SAR 和HAC的测试会越来越普及. • 测试标准---CTIA.
G pattern
• 典型的形状如下:
手机天线设计要领
How to design a GOOD internal antenna?
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。 需注意的是，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容易造成干扰，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干扰，可以通过用金属框包裹LCD的 方式来改善，有时LCD背面与主板地充分连接也可以降低干扰。 • 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。 • 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。键盘本 身有时也会对天线产生干扰，要保证键盘板与主板地之间的充分连接。
• Use all space you have: BIG size is beautiful when concerning antenna’s performance • （使用尽可能多的空间： 对于天线的性能 来讲， 尺寸越大越好。）
Rule No. 2 （规则 2）
Rule No. 3 （规则 3）
Return Loss 和VSWR
• RTL=10log(Pout/Pin)=10logГ^2 • VSWR=(1+Г)/(1-Г) (Г为反射系数) 例如: VSWR=3, Г=0.5, RTL=10logГ^2=-6.
RTL 和VSWR 对应表
天线效率
• 天线效率是指有效输出功率和输入功率的 比值. • Eff=Pr/Pt. (Pr 是辐射功率,Pt是总的输入功 率)
天线基础知识
什么是天线?
• 天线是用来接收发射电磁波的设备. • 它工作在一个相对比较窄的频段范围内.
• • • • • • 900频段 880M-960M 1800频段1710M-1880M 850频段 824M-894M 1900频段1850M-1990M CDMA800 824M-894M WCDMA 1920-1980MHz/2110-2170MHz TD-SCDMA 1880-1920MHz、2010-2025MHz 2300-2400MHz
翻盖机天线放置的位置（一）
天线放置位置1的优点： • 手பைடு நூலகம்影响比较小。 天线放置位置1的缺点： • 需要的射频线比较长，所以损 耗比较大。 • 射频线很难有良好的接地。 • 成本比较高。
翻盖手机天线位置的放置（二）
位置2的优点： • 射频线容易走线，且成本相对 较低。 • 没有其他传输线外的损耗。 位置2的缺点： • 手指的影响比较大。 • MONOPOLE结构的天线，在合 盖的时候性能相对较差。
翻盖机和滑盖机天线设计总结
滑盖机天线位置的放置
• 滑盖机天线位置一般为PCB的上端或下端。 • 天线尽量露出PCB一些，以利于天线的辐射。
• 天线应该尽量避免放在PCB的中间。
天线在上端（一）
天线放在PCB上端时，常出现的问题： （1）天线通常使用PIFA天线。? （2）手机处于打开状态时，低频功率不能有 效辐射出去。 （3）在合盖状态，低频功率由于受到板长不 够的影响而不是很好。 （4）滑轨的影响很大（通常需要尝试不同地 方的接地点） 。 （5）滑轨FPC对天线性能的影响比较大。
Rule No. 10 (规则 10)
• Let the space between radiator and ground plane be filled with air as much as possible, in other words use as little support material as possible • （使发射片和接地片之间的空间尽可能多地被空气填 充，即使用尽可能少的支撑物。）