使用内置天线面临的挑战

使用内置天线面临的挑战Robert Thorpe
Antenova Ltd.
所有的用户都希望手机使用的是内置天线。但是，这并不像想象的那么简单。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。网络运营商经常测量手机的发射和接收性能。如果性能达不到标准，这样的手机根本就卖不出去，因为，他们在网上的表现太差。
性能差的天线还会影响功耗，缩短电池的使用寿命。效率较低的天线在基站上所产生的功率较低，闭环功率控制系统需要对它进行补偿。基站就会要求手机发射更大的功率。这就是说，在通话时，天线会影响手机的功耗。
手机的款式，用起来是否舒适和安全，也是很重要的。如果有得选择的话，用户会选择集成了内置天线的手机，因为，把这样的手机放在口袋里，会比使用外置天线的手机更舒适，而且，机壳的款式也可以设计得更吸引人。从机械方面讲，内置天线更结实、更可靠。然而，手机的一些新功能，比如，照相功能，会使手机在电气方面变得更加复杂，而且，在加入新功能之后，留给天线的空间就更少。所有手机设计师将要面对的难题是：如何迎合消费者的需要，把内置天线纳入时尚的手机中。
有一个重要的问题，手机设计师必须首先问一问自己：能不能把性能合格的内置天线纳入自己设计的手机中去?在大多数情况下，只要有合适的地方放天线的话，那么，答案是肯定的。特别需要指出的是，一定要给天线腾出合理的空间，手机设计师一定要愿意与天线设计师合作，解决所有可能出现的问题。由于天线是在手机的里面，往往就会出现天线与其它器件之间相互干扰和交叉耦合的问题。在手机中使用内置天线所遇到的困难比使用外置天线要多得多。但是，如果方法正确，那么，在手机中使用内置天线，做起来既快效率又高。
对手机设计师而言，把内置天线用到手机上，需要解决三个主要的问题：第一、天线所要放置的位置；第二、天线可以使用的空间；第三、如何安排在手机内的其它元器件，避免带来问题。
如果了解提高产品的集成度的难点所在，可能对设计会有所帮助。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，天线的设计和手机的设计，关系不那么大。
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。这就是说，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。
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。像简正波螺线形天线（normal -mode helicals）、meanders天线和拉杆天线这些外部天线就属于这种类型。近来，把这类天线放在手机的里面，但是，这样的天线不是太普遍。在他们下面有地线时，他们就不工作，因此，在它下面的那部分印刷电路板装了很多元件的话，就不能工作