2023年12月11日发(作者:宾简)
PIFA 天线是从倒 F 天线发展出来的,通常有一个馈电脚和一个接地脚,也有的人在设计PIFA 天线时会再加另外一个单独的接地脚在馈电脚附近,为了拓宽带宽。PIFA 天线通常要求天线下面的PCB 上有地,辐射体与地之间形成电场,当天线距离PCB 有一定高度时,会形成辐射场,辐射电磁波。
单极天线通常由四分之一波长的辐射体形成。没有地脚,只有馈电脚。对PCB 上的地要求不如PIFA严格,比如FMA天线,要求天线必须距离PCB有一定距离,否则天线效率很难很好的发挥出来。
对于做在PCB板子上的天线来讲,PIFA天线时需要正下方有地参考平面的,而且对地面积要有要求。一般来说双频的需要面积在600mm2左右,垂直高度7-8mm。而单极天线来说PCB板子的天线下面部分是地要挖空的。双频一般是8*30,高度在5mm左右。以上只是参考!
天线形式一般由手机公司根据结构决定。从天线原理上讲:
1.翻盖机、滑盖机、旋盖机:PIFA天线适用。如采用monopole天线要放在手机尾部。
2.直板机:PIFA、monopole天线都适用。
3.超薄翻盖机、滑盖机、旋盖机:monopole天线适用,但要放在手机尾部。PIFA天线基本不适用(视整机厚度和天线高度)。
4.超薄直板机:monopole天线适用,PIFA天线基本不适用(视整机厚度和天线高度)。
原则上PIFA也可以只有单溃点, 加地馈点是为了拓展带宽
这个认识是有问题的!
PIFA的接地主要目的是两个:
1.增加天线在低频(8~9百兆的)特性阻抗。如果没有接地,天线的阻抗就太低,大约一般就20~30欧姆,根本无法匹配。但是阻抗的频率特性比较平缓。这也就是为什么只有一个馈点的天线低频谐振浅,但是曲线变化平缓的道理。加了接地后,相位图上就会发生从很低的阻抗在很少的频率范围内猛然上升至千、万量级,这中间自然有一个范围围绕50欧姆的。所以有接地的天线谐振可以调得很深,但频率带宽就比较窄了。
2.微带天线通过在馈电点后方加接地壁,使得1/2波长的天线变成了1/4,天线就小型化了,但是代价就是理论上少了3dBi增益(少了一个等效狭缝天线的增益)。PIFA天线的接地脚同样也起到缩小天线尺度的作用。
所以,PIFA的接地脚拓宽不了天线带宽。相反是限制了带宽。因此,PIFA的带宽一直以来是焦点问题之一。
外置天线:GSM900一般能作到55%,好一点能作到70%,GSM1800一般50%,好一点能做到60%。
内置天线:GSM900一般30%~40%,好一点能作到50%以上,GSM1800一般30%左右。这个和手机的结构,天线空间有很大关系,但基本范围应该如上所述。
[原创]手机内置天线基本要求
内置天线材料为铍铜、不锈钢等其他材料,具体支撑视结构而定。铍铜(外面镀金)天线的RF性能比较好,但是价格稍高于不锈钢材料。
内置天线性能的保证对结构要求较严,基本的要求如下,否则天线性能将受到较大影响,具体影响程度视天线的类型而定。
一般认为,PIFA天线体积大、性能好;滑盖机应该首选此种天线进行设计。具体要求如下:
PIFA的高度应该不小于6.5mm;
LCM 的connector应该布局在主板的键盘面;
天线的宽度应该不小于20mm;
从射频测试口到天线馈点的引线的阻抗保持在50欧姆;
PIFA天线的附近的器件应该尽量做好屏蔽;
馈点的焊盘应该不小于2mm*3mm;
馈点焊盘(pad)应该居顶靠边;
如果测试座布局有困难,也可以放在天线区域;
天线区域可适当开些定位孔。
匹配包括阻抗匹配和极化匹配,
阻抗匹配要求天线的输入阻抗和下级电路共轭匹配,这样能达到最大的功率传输效率,即无反射传输,电磁波呈行波状态.一般来讲都定义五十欧,所以天线的输入阻抗为五十欧能达到最高效率的传输, 有的主板馈电点的阻抗不是标准的,这时天线的阻抗应相应的变化(天线的阻抗包括损耗阻抗和辐射阻抗,损耗阻抗是天线本身的损耗,通过改变材质和体积能改变,辐射阻抗反应天线的辐射能力,这是我们需要的,一般天线设计要求辐射阻抗越大越好,天线的效率就是辐射阻抗除以损耗阻抗和辐射阻抗的和)-----极化匹配即场的指向与通信天线场的指向一致即通达到最佳的传输.
方向性和增益
手机天线一般对定向的方向性要求较小,天线是无源器件,它的辐射功率等于输入功率减去损耗功率,为什么存在增益不相同呢,主要也是方向性的原因,它是牺牲某些方向的辐射从而达到某些方向辐射增强的目的.增益一般是相同输入功率同一点和元天线辐射功率的比较DBI,理想元天线是无向性的,辐射是一个等圆面,我们一般测试比较用的一般是标准偶极天线DBD,其与DBI有一定转换关系.其为无源器件,怎么样提高增益呢,一般要求天线的方向图最好呈一个扁的苹果状态,即水平面辐射较强,上下辐射稍弱.手机天线方向最好是能指向偏离打电话时头部的方向,PIFA下边是地,能起到屏蔽作用,有这个效果.在设计手机天线对方向性的要求一般就这点吧,同时也能适应SAR的测试.
2023年12月11日发(作者:宾简)
PIFA 天线是从倒 F 天线发展出来的,通常有一个馈电脚和一个接地脚,也有的人在设计PIFA 天线时会再加另外一个单独的接地脚在馈电脚附近,为了拓宽带宽。PIFA 天线通常要求天线下面的PCB 上有地,辐射体与地之间形成电场,当天线距离PCB 有一定高度时,会形成辐射场,辐射电磁波。
单极天线通常由四分之一波长的辐射体形成。没有地脚,只有馈电脚。对PCB 上的地要求不如PIFA严格,比如FMA天线,要求天线必须距离PCB有一定距离,否则天线效率很难很好的发挥出来。
对于做在PCB板子上的天线来讲,PIFA天线时需要正下方有地参考平面的,而且对地面积要有要求。一般来说双频的需要面积在600mm2左右,垂直高度7-8mm。而单极天线来说PCB板子的天线下面部分是地要挖空的。双频一般是8*30,高度在5mm左右。以上只是参考!
天线形式一般由手机公司根据结构决定。从天线原理上讲:
1.翻盖机、滑盖机、旋盖机:PIFA天线适用。如采用monopole天线要放在手机尾部。
2.直板机:PIFA、monopole天线都适用。
3.超薄翻盖机、滑盖机、旋盖机:monopole天线适用,但要放在手机尾部。PIFA天线基本不适用(视整机厚度和天线高度)。
4.超薄直板机:monopole天线适用,PIFA天线基本不适用(视整机厚度和天线高度)。
原则上PIFA也可以只有单溃点, 加地馈点是为了拓展带宽
这个认识是有问题的!
PIFA的接地主要目的是两个:
1.增加天线在低频(8~9百兆的)特性阻抗。如果没有接地,天线的阻抗就太低,大约一般就20~30欧姆,根本无法匹配。但是阻抗的频率特性比较平缓。这也就是为什么只有一个馈点的天线低频谐振浅,但是曲线变化平缓的道理。加了接地后,相位图上就会发生从很低的阻抗在很少的频率范围内猛然上升至千、万量级,这中间自然有一个范围围绕50欧姆的。所以有接地的天线谐振可以调得很深,但频率带宽就比较窄了。
2.微带天线通过在馈电点后方加接地壁,使得1/2波长的天线变成了1/4,天线就小型化了,但是代价就是理论上少了3dBi增益(少了一个等效狭缝天线的增益)。PIFA天线的接地脚同样也起到缩小天线尺度的作用。
所以,PIFA的接地脚拓宽不了天线带宽。相反是限制了带宽。因此,PIFA的带宽一直以来是焦点问题之一。
外置天线:GSM900一般能作到55%,好一点能作到70%,GSM1800一般50%,好一点能做到60%。
内置天线:GSM900一般30%~40%,好一点能作到50%以上,GSM1800一般30%左右。这个和手机的结构,天线空间有很大关系,但基本范围应该如上所述。
[原创]手机内置天线基本要求
内置天线材料为铍铜、不锈钢等其他材料,具体支撑视结构而定。铍铜(外面镀金)天线的RF性能比较好,但是价格稍高于不锈钢材料。
内置天线性能的保证对结构要求较严,基本的要求如下,否则天线性能将受到较大影响,具体影响程度视天线的类型而定。
一般认为,PIFA天线体积大、性能好;滑盖机应该首选此种天线进行设计。具体要求如下:
PIFA的高度应该不小于6.5mm;
LCM 的connector应该布局在主板的键盘面;
天线的宽度应该不小于20mm;
从射频测试口到天线馈点的引线的阻抗保持在50欧姆;
PIFA天线的附近的器件应该尽量做好屏蔽;
馈点的焊盘应该不小于2mm*3mm;
馈点焊盘(pad)应该居顶靠边;
如果测试座布局有困难,也可以放在天线区域;
天线区域可适当开些定位孔。
匹配包括阻抗匹配和极化匹配,
阻抗匹配要求天线的输入阻抗和下级电路共轭匹配,这样能达到最大的功率传输效率,即无反射传输,电磁波呈行波状态.一般来讲都定义五十欧,所以天线的输入阻抗为五十欧能达到最高效率的传输, 有的主板馈电点的阻抗不是标准的,这时天线的阻抗应相应的变化(天线的阻抗包括损耗阻抗和辐射阻抗,损耗阻抗是天线本身的损耗,通过改变材质和体积能改变,辐射阻抗反应天线的辐射能力,这是我们需要的,一般天线设计要求辐射阻抗越大越好,天线的效率就是辐射阻抗除以损耗阻抗和辐射阻抗的和)-----极化匹配即场的指向与通信天线场的指向一致即通达到最佳的传输.
方向性和增益
手机天线一般对定向的方向性要求较小,天线是无源器件,它的辐射功率等于输入功率减去损耗功率,为什么存在增益不相同呢,主要也是方向性的原因,它是牺牲某些方向的辐射从而达到某些方向辐射增强的目的.增益一般是相同输入功率同一点和元天线辐射功率的比较DBI,理想元天线是无向性的,辐射是一个等圆面,我们一般测试比较用的一般是标准偶极天线DBD,其与DBI有一定转换关系.其为无源器件,怎么样提高增益呢,一般要求天线的方向图最好呈一个扁的苹果状态,即水平面辐射较强,上下辐射稍弱.手机天线方向最好是能指向偏离打电话时头部的方向,PIFA下边是地,能起到屏蔽作用,有这个效果.在设计手机天线对方向性的要求一般就这点吧,同时也能适应SAR的测试.