手機(jī)天線的一般性介紹

手機(jī)天線的一般性介紹 
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手機(jī)天線按位置可分為 內(nèi)置 外置 
按朝向可分為豎插和側(cè)插 
天線需要一個空間區(qū)域,保證它發(fā)射和接收的性能:一般面積最少400平方mm以上，高度4.5mm以上,即實(shí)際要求的是凈空間體積盡量大，天線性能越好。具體需要根據(jù)外觀和附近的器件等等評估。 
 
詳細(xì)介紹： 
主要內(nèi)容：介紹手機(jī)天線的類別：平衡天線和不平衡天線。不平衡天線在手機(jī)中的應(yīng)用：單極天線和PIFA天線。同時提出了手機(jī)天線設(shè)計(jì)須優(yōu)先考慮：1．天線的種類2．天線的位置3．各部件間的連接方法4．手機(jī)的EMI 5．天線所占用的空間 
一般言之，有兩種天線可供選擇：平衡天線和不平衡天線。平衡天線是獨(dú)立工作的，與周圍的環(huán)境無關(guān)。而不平衡天線必須接地。不平衡天線產(chǎn)生電流流到地，而且，在總的輻射功率中，包括這些電流所產(chǎn)生的功率。汽車上經(jīng)常使用的單極天線就是一個很好的例子，它的車身就是地。 
天線的性能也與它的尺寸大小有關(guān)。天線的尺寸是用波長來表示的。不平衡天線的地是有效尺寸的一部分，因此，實(shí)際的天線尺寸可以做得更小些。移動電話的天線是不平衡天線的一個實(shí)例。它們的地是在手機(jī)里的金屬結(jié)構(gòu)，一般就是印刷電路板和它四周表面鍍有金屬材料的部件，這就是我們常說的印刷電路板總成。在手機(jī)里往往使用不平衡天線，這是因?yàn)樗�的尺寸比較小。對于低頻帶手機(jī)而言，例如GSM900手機(jī)和CDMA800手機(jī)，在用波長表示時，手機(jī)里能留給天線的空間狹小。于是，在這么狹小的空間里裝一個高效率的平衡天線，是不可能的，所以一定要用不平衡天線。 
對于頻率較高的手機(jī)來說，位置對天線的限制就少得多了。例如，GSM1800的波長是GSM900的一半，因此，能給天線留出的空間也就更大些。在頻帶較寬的手機(jī)中可以使用平衡天線。最近，WCDMA手機(jī)的內(nèi)置天線和GPS的外置天線都用了平衡天線。這么做的好處是：天線不會產(chǎn)生大電流在手機(jī)上流過。這就是說，采用平衡天線后，天線的設(shè)計(jì)和手機(jī)的設(shè)計(jì)，關(guān)系就不那么大。然而，問題是：大部分手機(jī)都必須能夠同時用于高頻帶和低頻帶。而要滿足要求的，只要把高頻天線結(jié)合到低頻天線里，把他們都做成不平衡天線就可以了。 
對手機(jī)天線的設(shè)計(jì)優(yōu)先須考慮的是： 
1．天線的種類 
在移動電話中使用過許多種天線。大致上可以把它們分為兩類。第一類天線，和單極天線非常相似。第二類天線，例如，倒置F型平面天線（PIFA），它裝在地線上面。由于這種天線使用印刷電路板上面的空間，因而，這類天線用得最普遍。混合絕緣體天線就是把絕緣體天線和PIFA結(jié)合在一起，它和PIFA一樣，裝在接地面的上方時，能夠工作（圖1）。 
2．天線的位置 
如果你的手把天線擋住時，你發(fā)會現(xiàn)手機(jī)的性能會迅速下降。相鄰的元器件一般在很大程度上是決定產(chǎn)品性能的關(guān)鍵。天線會在任何緊挨著天線的導(dǎo)體里感應(yīng)電流。 
手機(jī)里的導(dǎo)體分為兩種。第一種是印刷電路板總成，它包括了印刷電路板和它的屏蔽。這些互相連接的導(dǎo)體形成一個大導(dǎo)體，構(gòu)成一個能改善天線性能的地。第二種導(dǎo)體由更小的分立元件組成，他們通過像導(dǎo)線和柔性印刷電路板（FPCB）這些連接件連接到印刷電路板上。應(yīng)當(dāng)避免在這些元件上產(chǎn)生激勵電流，因?yàn)樵�件或者關(guān)聯(lián)電路會有能量損失。 
3．各部件間的連接方法 
需要用許多導(dǎo)線的內(nèi)部連接通常用FPCB來完成的。當(dāng)把FPCB放到天線附近時，我們就要特別小心，因?yàn)镕PCB和天線二者之間的耦合，可能會影響天線的性能。 
手機(jī)的電池會對天線的性能產(chǎn)生巨大的影響。電池會降低天線的諧振頻率，同時還會降低它的效率。因此，最好的方法是： 
● 電池應(yīng)盡可能放在遠(yuǎn)離天線的位置（建議最小距離為5mm）。  
● 使用15pF至33pF的并聯(lián)電容器，讓電池和控制電路在射頻時接地。 
● 由于金屬彈簧夾是造成天線損失的一個因素，因此要使用塑料電池夾。 
在大部分的手機(jī)中，揚(yáng)聲器是安放在印刷電路板上，與天線相對的另一邊，這不會帶來任何實(shí)際的問題。然而，在許多新的超薄型手機(jī)中，為了節(jié)省原本由揚(yáng)聲器所占用的印刷電路板的空間，把揚(yáng)聲器移到了天線那里。如果耦合到揚(yáng)聲器上，天線的效率就會明顯下降。在這種情況下，最好是用一個非常短的彈簧片來連接揚(yáng)聲器，避免使用活動的導(dǎo)線。由于揚(yáng)聲器緊挨著天線，在設(shè)計(jì)的早期，天線設(shè)計(jì)師就應(yīng)該拿到揚(yáng)聲器的樣品，這點(diǎn)非常重要。如果無法避免使用活動的導(dǎo)線，那么，就應(yīng)該在揚(yáng)聲器的兩條連接導(dǎo)線中串聯(lián)電感器作為保護(hù)。表面安裝電感器一般會防止出現(xiàn)射頻信號耦合。要給串聯(lián)電感器留下焊盤。 
4．手機(jī)的EMI 
射頻屏蔽盒或者電磁干擾（EMI）涂層一般能夠?qū)⑹謾C(jī)的射頻電路屏蔽起來。如果使用電磁干擾涂層，就要確保它涂層在印刷電路板上形成一個封閉的空間。如果電磁干擾屏蔽盒有一邊是開放的，他們會產(chǎn)生空腔，而且，天線有可能會耦合進(jìn)去。最后，在設(shè)計(jì)原型機(jī)的過程中，電磁干擾屏蔽涂層通常是用手工涂上的。由于經(jīng)手工涂上電磁干擾涂層的電話不是完全一樣的，因此，不能用來對天線進(jìn)行比較。 
5．天線所占用的空間 
手機(jī)天線所占用的空間大小是一個非常重要的參數(shù)。大家知道，天線的性能和它的體積大小有關(guān)。然而，天線周圍的環(huán)境必須與之協(xié)調(diào)。 
大多數(shù)天線設(shè)計(jì)師依靠的是他們的經(jīng)驗(yàn)。要做出一個正確的估計(jì)，需要了解以下幾項(xiàng)：  
● 天線必須覆蓋的頻段；  
● 每個頻段要求達(dá)到的性能；  
● 手機(jī)的外形尺寸；  
● 在安裝天線的空間還有什么其它零部件；  
● 印刷電路板總成的長度和寬度。 
一個簡便的辦法是：如果天線要覆蓋更多的頻段，那么它就需要體積更大的空間。如果天線需要同時覆蓋兩個低頻段，它的尺寸顯然會比只覆蓋一個頻段的天線大得多。 
地線的尺寸大小會影響天線的性能。對于同樣的天線，印刷電路板總成的尺寸會把它的頻帶寬度改變一倍。天線設(shè)計(jì)師必須知道地線的尺寸大小，由此，來估算天線的尺寸。一般來說，對天線而言，是為了在低頻帶時得到優(yōu)良的性能，最適宜的長度是130mm，而最適宜的寬度是40mm左右（圖2）。 
就PIFA和混合絕緣體天線的外形尺寸而言，最重要的是它的厚度，而它的長和寬就比較不重要。大部分的手機(jī)使用的是PIFA，但是，還有一小部分手機(jī)使用了倒置F型平面天線，在他們的下面沒有地線。正因?yàn)樗麄兏�像是單極天線，所以無需遵守這個規(guī)則，但是其他的外形尺寸同樣也是很重要的

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