手机内置天线知识-100223.ppt

手机内置天线知识讲座 天线简介 1 天线 1.1 天线的作用与地位 无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。 天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。 对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的： 按用途分类，可分为通信天线、电视天线、雷达天线等；按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；按方向性分类，可分为全向天线、定向天线等；按外形分类，可分为线状天线、面状天线等；等等分类。 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。 天线的基本概念 天线是无线移动通信系统中必需的器件，既可以将微波传输线上导行波的电磁能量以电 磁波的形式发射出去，也可以将外部电磁波转化为馈线的导行波输送给接收机。从本质上讲， 天线是一种换能/转换装置，它是外部空间电波/电磁场与内部电路联系的桥梁和纽带，没 有天线也就没有无线通信。 天线的电参数，电参数是衡量天线性能的尺度。如驻波比 VSWR , 方向性系数（Directivity）和增益 Gain 等等，天线的这些电参数将会直接决定和影响整个系统的性能指标，对于手机而言，会影响手机的 TRP Total Radiation Power ，TIS Total Isotropic Sensitivity 等等。 1. 反射系数，驻波比 VSWR 与回波损耗 Return loss 天线与馈线的连接，最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗，这时馈线终端没有功率反射，馈线上没有驻波。匹配的优劣一般用四个参数来衡量即反射系数，行波系数，驻波比和回波损耗，四个参数之间有固定的数值关系，使用哪一个纯属于个人习惯。在我们日常维护中，用的较多的是驻波比和回波损耗。 反射系数：反射系数是反射波电压（或电流）与入射波电压（或电流）的比值。反射系数也可以表达为 如果 传输线反射系数Γ 一定不为 0，此时天线输入端的电压与电流均有入射波与反射波叠加引起，定义电压振幅最大值与振幅最小值的比为电压驻波比VSWR Voltage Stand Wave Ratio ： 2.天线的效率 天线效率是表示能量转换的有效程度，天线的效率定义为天线辐射功率与输入功率之比： 传输效率等于馈线输送给天线的能量除以输入的能量 现需要指出的是 并不等于天线辐射的能量 ， 因为送给天线的能量 中的一部分被损耗（包含导体损耗，介质损耗，表面波损耗等等），另外一部分被存储， 只有其中的一部分 通过天线发射出去。 3.天线的极化 天线向周围空间辐射电磁波，电磁波由电场和磁场构成。电磁波的极化是指天线在最大辐射方向上电场矢量随时间的变化方向。当电场强度变化方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度变化方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。根据电场矢量的端点轨迹形状，电磁波的极化分为三种：线极化，圆极化，和椭圆极化，其中线极化又分为垂直线极化和水平线极化，圆极化分为左旋圆极化与右旋圆极化，椭圆极化分为左旋椭圆极化与右旋椭圆极化。与此相对应，天线也分为三种：线极化天线，圆极化天线和椭圆极化天线。当天线接收电磁波时，天线的极化