第六节 内置天线.docVIP

第六节 内置天线 严格地说，内置天线不是连接器，但它是手机中的重要部件，所以在此加以介绍。移动电话最初只工作在一个频率，后来GSM手机可以使用900MHz或1800MHz两个频率之一，未来12-18个月内，三频手机将逐渐成为事实上的GSM标准，然后将发展到四频。频率的增多，需要设计和生产多频段天线。此外，手机的天线在解决了内置天线的天线效率和比吸收率（SAR，specific absorption rate）性能问题后，也逐渐代替了外置天线。因为与外置天线相比，具有同样性能的内置天线，可以使手机外观做得更漂亮和机身更坚固，所以，从外置转变成内置是必然的趋势。几乎所有的内置天线都采用了PIFA（平面反转F天线）结构，它的主要性能包括：物理尺寸、电气设计质量、绝缘（介电）衬底和座体用射频材料的性质（介电常数和正切损耗）以及封装和整个设备的设计。下面表中列出了内置天线的分类。 设备类型 工作频率 典型的物理外形尺寸 (mm) [Molex Inc. Data] 标称VSWR 典型的制造方式，封装 移动电话、数字相机等蓝牙应用 2.4-2.5 GHz 10 x 13 x 4 2.0 : 1 SMD，金属成形加工, 多次模压 802.11 b 用于笔记本、因特网家电等 2.4-2.5 GHz 35 x 3 x 2 2 : 1 壳内金属成形加工，同轴连接至电路板 802.11b 用于工作站、服务器和PC 2.4-2.5 GHz 30 x 33 x 11 1.5 : 1 金属成形加工， Plastenna?, 同轴连接至电路板 移动电话：双频(GSM900, 1800) 880-960 MHz1710-1880 MHz 23 x 35 x 7 3.0 : 1 金属成形加工， MID 或 Plastenna?, 加压连接至电路板 移动电话：三频(GSM900, 1800, 1900) 880-960 MHz1710-1880 MHz1850-1990 MHz 28 x 41 x 8 3.0 : 1 金属成形加工， MID 或 Plastenna?, 加压连接至电路板 移动电话：四频(GSM900,1800,1900,UMTS) 880-960 MHz1710-1880 MHz1850-1990 MHz1920-2170 MHz 28 x 41 x 9 3.0 : 1 金属成形加工， MID 或 Plastenna?, 加压连接至电路板 VSWR = Voltage Standing Wave Ratio（电压驻波比） 系统设计人员应了解不同内置天线的特点和性能，并在产品设计过程早期就加以考虑。对天线尺寸的选择不可做盲目乐观的假设，否则会牺牲天线的性能。多数手机天线安放在系统地线层的上方和使用PIFA结构。移动电话PIFA的一个关键物理参数是辐射器高出系统地线层的高度（图2.4.31）。目前商品手机都采用7mm至9mm的高度。现在有一种智能封装技术，可以在保持天线性能的同时，使高度最小化。 PIFA天线高度与相对带宽 高度（mm） 图2.4.31 PIFA天线性能和地线层上高度的关系 目前手机内置天线通常采用金属冲压件、或是两次注塑并有选择地电镀而成的塑料件。金属成形加工天线的优点是成本合理，它还将同PCB板的接触弹簧集成于天线本体。但冲压工艺能实现的三维形状是有限的，因此，不能最优利用手机壳体内空间。采用两次注塑及无电镀工艺（又称MID, molded interconnect device工艺）制造有选择金属化的塑料天线。它的优点是可以制造复杂的三维形状，从而更好地利用手机壳内空间。缺点是注塑模具太复杂，改进手机壳内元部件布局，就要求更改模具，非常耗时和成本昂贵。Molex公司开发了一种称为Plastenna的新技术，采用新的在塑料上生成金属涂层的方法，避免了注塑天线的许多缺点。它的优点是有精确的机械容差、良好的刚性、可快速制造电气测试样型（不到2天）、生产设备简单成本合理、适于大规模制造。这些优点为产品设计带来很大好处。