手机天线的一般性介绍

手机天线的一般性介绍 
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手机天线按位置可分为 内置 外置 
按朝向可分为竖插和侧插 
天线需要一个空间区域,保证它发射和接收的性能:一般面积最少400平方mm以上，高度4.5mm以上,即实际要求的是净空间体积尽量大，天线性能越好。具体需要根据外观和附近的器件等等评估。 
 
详细介绍： 
主要内容：介绍手机天线的类别：平衡天线和不平衡天线。不平衡天线在手机中的应用：单极天线和PIFA天线。同时提出了手机天线设计须优先考虑：1．天线的种类2．天线的位置3．各部件间的连接方法4．手机的EMI 5．天线所占用的空间 
一般言之，有两种天线可供选择：平衡天线和不平衡天线。平衡天线是独立工作的，与周围的环境无关。而不平衡天线必须接地。不平衡天线产生电流流到地，而且，在总的辐射功率中，包括这些电流所产生的功率。汽车上经常使用的单极天线就是一个很好的例子，它的车身就是地。 
天线的性能也与它的尺寸大小有关。天线的尺寸是用波长来表示的。不平衡天线的地是有效尺寸的一部分，因此，实际的天线尺寸可以做得更小些。移动电话的天线是不平衡天线的一个实例。它们的地是在手机里的金属结构，一般就是印刷电路板和它四周表面镀有金属材料的部件，这就是我们常说的印刷电路板总成。在手机里往往使用不平衡天线，这是因为它的尺寸比较小。对于低频带手机而言，例如GSM900手机和CDMA800手机，在用波长表示时，手机里能留给天线的空间狭小。于是，在这么狭小的空间里装一个高效率的平衡天线，是不可能的，所以一定要用不平衡天线。 
对于频率较高的手机来说，位置对天线的限制就少得多了。例如，GSM1800的波长是GSM900的一半，因此，能给天线留出的空间也就更大些。在频带较宽的手机中可以使用平衡天线。最近，WCDMA手机的内置天线和GPS的外置天线都用了平衡天线。这么做的好处是：天线不会产生大电流在手机上流过。这就是说，采用平衡天线后，天线的设计和手机的设计，关系就不那么大。然而，问题是：大部分手机都必须能够同时用于高频带和低频带。而要满足要求的，只要把高频天线结合到低频天线里，把他们都做成不平衡天线就可以了。 
对手机天线的设计优先须考虑的是： 
1．天线的种类 
在移动电话中使用过许多种天线。大致上可以把它们分为两类。第一类天线，和单极天线非常相似。第二类天线，例如，倒置F型平面天线（PIFA），它装在地线上面。由于这种天线使用印刷电路板上面的空间，因而，这类天线用得最普遍。混合绝缘体天线就是把绝缘体天线和PIFA结合在一起，它和PIFA一样，装在接地面的上方时，能够工作（图1）。 
2．天线的位置 
如果你的手把天线挡住时，你发会现手机的性能会迅速下降。相邻的元器件一般在很大程度上是决定产品性能的关键。天线会在任何紧挨着天线的导体里感应电流。 
手机里的导体分为两种。第一种是印刷电路板总成，它包括了印刷电路板和它的屏蔽。这些互相连接的导体形成一个大导体，构成一个能改善天线性能的地。第二种导体由更小的分立元件组成，他们通过像导线和柔性印刷电路板（FPCB）这些连接件连接到印刷电路板上。应当避免在这些元件上产生激励电流，因为元件或者关联电路会有能量损失。 
3．各部件间的连接方法 
需要用许多导线的内部连接通常用FPCB来完成的。当把FPCB放到天线附近时，我们就要特别小心，因为FPCB和天线二者之间的耦合，可能会影响天线的性能。 
手机的电池会对天线的性能产生巨大的影响。电池会降低天线的谐振频率，同时还会降低它的效率。因此，最好的方法是： 
● 电池应尽可能放在远离天线的位置（建议最小距离为5mm）。  
● 使用15pF至33pF的并联电容器，让电池和控制电路在射频时接地。 
● 由于金属弹簧夹是造成天线损失的一个因素，因此要使用塑料电池夹。 
在大部分的手机中，扬声器是安放在印刷电路板上，与天线相对的另一边，这不会带来任何实际的问题。然而，在许多新的超薄型手机中，为了节省原本由扬声器所占用的印刷电路板的空间，把扬声器移到了天线那里。如果耦合到扬声器上，天线的效率就会明显下降。在这种情况下，最好是用一个非常短的弹簧片来连接扬声器，避免使用活动的导线。由于扬声器紧挨着天线，在设计的早期，天线设计师就应该拿到扬声器的样品，这点非常重要。如果无法避免使用活动的导线，那么，就应该在扬声器的两条连接导线中串联电感器作为保护。表面安装电感器一般会防止出现射频信号耦合。要给串联电感器留下焊盘。 
4．手机的EMI 
射频屏蔽盒或者电磁干扰（EMI）涂层一般能够将手机的射频电路屏蔽起来。如果使用电磁干扰涂层，就要确保它涂层在印刷电路板上形成一个封闭的空间。如果电磁干扰屏蔽盒有一边是开放的，他们会产生空腔，而且，天线有可能会耦合进去。最后，在设计原型机的过程中，电磁干扰屏蔽涂层通常是用手工涂上的。由于经手工涂上电磁干扰涂层的电话不是完全一样的，因此，不能用来对天线进行比较。 
5．天线所占用的空间 
手机天线所占用的空间大小是一个非常重要的参数。大家知道，天线的性能和它的体积大小有关。然而，天线周围的环境必须与之协调。 
大多数天线设计师依靠的是他们的经验。要做出一个正确的估计，需要了解以下几项：  
● 天线必须覆盖的频段；  
● 每个频段要求达到的性能；  
● 手机的外形尺寸；  
● 在安装天线的空间还有什么其它零部件；  
● 印刷电路板总成的长度和宽度。 
一个简便的办法是：如果天线要覆盖更多的频段，那么它就需要体积更大的空间。如果天线需要同时覆盖两个低频段，它的尺寸显然会比只覆盖一个频段的天线大得多。 
地线的尺寸大小会影响天线的性能。对于同样的天线，印刷电路板总成的尺寸会把它的频带宽度改变一倍。天线设计师必须知道地线的尺寸大小，由此，来估算天线的尺寸。一般来说，对天线而言，是为了在低频带时得到优良的性能，最适宜的长度是130mm，而最适宜的宽度是40mm左右（图2）。 
就PIFA和混合绝缘体天线的外形尺寸而言，最重要的是它的厚度，而它的长和宽就比较不重要。大部分的手机使用的是PIFA，但是，还有一小部分手机使用了倒置F型平面天线，在他们的下面没有地线。正因为他们更像是单极天线，所以无需遵守这个规则，但是其他的外形尺寸同样也是很重要的

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