手机天线指标意义.doc

手机天线的指标意义 天线输入阻抗： 天线的输入阻抗是以收发机与天线间的接口往天线端看入所得到的阻抗值。这一数值对天线的辐射效率，天线的带内增益波动，天线前端的功率容量有很大的影响。手机天线是一种驻波天线，，天线的阻抗不匹配，将导致大量的信号反射，使天线的辐射效率降低，同时由于反射的影响使得天线在宽频带内的增益有抖动，如果天线的驻波为6，手机前端的击穿电压将降为原来的1/6，而功率容量就会下降。 手机天线驻波对天线效率的影响不可不慎。 天线的驻波要求，我们目前统一要求为小于3。 工作频率与工作带宽 天线的带宽是指满足天线全部指标的频带范围。工作频率是指天线带宽范围内的所有频率。 工作带宽由多个指标来限定，因此需取其中带宽最窄的带宽，手机天线中，方向图带宽，极化带宽等因素所限定的带宽大于阻抗带宽，因此在手机天线中一般以满足所要求驻波的带宽范围作为天线的工作带宽。 波束方向图 天线波束方向图是用来描述由天线所辐射出的能量与空间中任意位置的相互关系，藉由方向图可以得知由天线所辐射出来的电磁波在空间中每一个位置的相对强度或绝对强度。 毫无疑问，手机天线的水平方向图要求是全向的，实际上手机天线的波束方向图并不重要，主要是在手机的使用过程中，此时手机天线的辐射特性与单天线的辐射特性是不相同的。手机天线的方向图只要求水平面近似为全向即可。 方向性与天线增益 天线的方向性与其波束方向图有关，所以方向性也是方位角的函数，其定义如下： D(θ,ψ)=【天线在(θ,ψ)方向上的辐射强度】/【全向性天线的辐射强度】 在实际的应用上，由于必须考虑天线本身的辐射效率问题，故通常都以天线增益的大小来代替指向性，两者之间的关系为： G（θ,ψ）=eD(θ,ψ) 其中，天线的辐射效率高低与电磁波辐射过程中所损失的能量多少有关。 天线在能量传送与接收的过程中所有可能会产生的能量损失包括：天线输入端阻抗不匹配造成的能量反射、天线本身的材质在高频下所产生的能量损耗以及在传播介质中所消耗的能量。 手机天线的增益并不能代表手机使用时的效率问题：真正表示天线增益特性的指标应该是天线的平均有效增益，其与手机天线的的使用环境、使用方式、手机的结构、手机设计方式相关。 所以，一般手机天线的电性能要求如下： 1、 电压驻波比 要求VSWR2 2、 最大承受功率 2W 3、 互调测试 不做要求 4、 方向图（要求是至少是高，中，低三个频点的方向图，希望是三维，假如不是三维，要求给出E面和H面的方向图，假如是折叠机，需要测试翻盖和折叠两种状态的情况） 5、 不圆度， 不圆度不做要求，但是需要了解这个指标。将来作为天线性能的一个对比指标 6、 天线的平均效率和平均增益（在微波暗室测试，假如是折叠机，需要测试翻盖和折叠两种状态的情况） 平均效率50% 平均增益-3dBi 7 天线的极化方向 垂直极化 1.2 手机天线与射频前端的配合问题 手机天线需要与射频前端匹配。这种匹配主要是阻抗的匹配。当工作在双频或多频方式下，由于匹配电路在不同的频段下具有不同的阻抗特征，共用的匹配网络需折衷多频段上的阻抗特性进行匹配。因此匹配电路会比较复杂。 单频天线匹配电路：单频天线的匹配电路比较简单，一般采用T型或pi型网络进行匹配。就可以达到很好的匹配效果。所以需要在射频前段预留T型或pi型网络。双频天线一般也可以采用这种匹配方式。 匹配电路示意如下： 多频天线的匹配电路：双频或多频的匹配电路有两种匹配方式。一种是天线主通路进行匹配。另外一种就是各个分支通路进行分别匹配。不过，目前主通路匹配的方式比较多。一般双频天线采用两级pi型网络进行匹配。具体电路图形式参考如下： 导电体对天线特性的影响 手机天线对于周边接地金属面十分敏感，像是电路板上的接地面或是电路板上防止静电用的屏蔽金属片都会严重影响到天线的辐射特性，当然孤立金属也作为无源散射体的对手机天线的电特性影响特别大。手机天线在手机结构中的位置决定了手机天线在手机中的电特性，如果手机天线的位置设计或天线周围的结构设计不好，带来的效率损失可能是致命的。我们拿三种手机常用的天线举例来进行说明： 外置螺旋天线周围的结构要求和PCB布板要求： 外置螺旋天线如上图所示。 那么对于天线周围的结构的要求是： 最好在上图黑框的范围内，不要有屏蔽盒等金属的东西。主要是这样会引起天线与屏蔽盒之间的互耦，这样会降低天线的效率，而且匹配很难做。假如实在没有办法，那么，应该通过仿真软件计算，要求屏蔽盒与天线之间的耦合度-30dB。这样才可以满足要求。根据经验值，800MHz的天线与屏蔽盒之间的距离要大于15mm左右。基本上对天线的影响就比较小了，（希望程胜翔将来用HFSS仿真一下） 另外，还有螺钉的要求，螺钉坚决不能在天线的周围，这