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[分享] 手机天线及其设计要点分享

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发表于 2022-7-12 17:00:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
手机中的天线是手机的一个核心零件,要特别重视, 实际生产中经常会碰到天线指标达不到要求而导致项目失败的例子。手机天线的研究学习是一门很深的学问,其中包含了多个领域的知识,很值得射频天线爱好者去深究。


天线形式沿革


最早的手机是外置式天线,从NOKIA开始采用内置式天线,采用金属片(一般是0.1MM厚的不锈钢片冲压而成),随后为降低成本,后来改用FPC代替,FPC的特点是材质软,可以贴在曲面上,还可以转折,在空间利用率上比金属有优势。

对外形设计和结构设计要求比金属自由点,装配上FPC只要贴在材料表面上,只是在馈点处需要加定位柱。不像金属需要加热熔柱定位。是目前主流的天线技术。

后来随技术的发展,又发展出来LDS 天线技术,就是直接在经过特殊处理材料上用激光雕刻出天线,这个技术在目前的高档手机中普遍采用, 通常用在主天线上,和喇叭盒子做在一起,以节约成本。

手机上的其他天线


除了主天线(3G/4G/5G网络),手机上还有其他天线,常用的有GPS定位天线,BT/WIFI天线,NFC天线,FM(收音机)天线等。

GPS天线一种是专用的陶瓷天线,有各种规格, 专用天线性能好,但体积比较大,外形上不好处理, 高档手机或者比较薄的手机比较难用,一般还是用FPC; BT/WIFI通常也是FPC,但有些低档手机也有用一根电缆线代替的;NFC天线用于移动FM天线在有些老人机上还单独存在,通常是一根拉杆天线,在通常的手机上都用耳机线代替了(所以听收音机一定要用耳机)。

下面几个图是不同形式的天线:

图片1.png
金属天线 图中可以看到定位柱
图片2.png
FPC天线 手机上的主要天线及位置
图片3.png
LDS天线 图中给出雕刻区域
图片4.png
LDS 天线背面
图片5.png
NFC天线
图片6.png
网上的LDS实物图片

天线结构的要点

天线的一个重要的参数是面积,尤其是主天线, 3G网络的一般数据是400MM^2, 4G网络一般要求达到500MM^2; 这是因为要向下兼容2G,3G网络,这么大的面积通常难以保证,所以常常需要用到侧面,或者金属外框,通常4G的天线(尤其是全网通)通常比较难调,设计之前和之后都要给天线厂评估,参考天线厂的意见进行设计, 有的需要改好几次才能达到效果。


天线与其他件的安全距离必要要留出至少1毫米的距离。

天线附近最好不要有电磁器件以及需要信号传输的线路,这些都会互相干扰。


一般方案公司会要求天线距离主板距离5毫米,不过一般做不到,不过最低也不要低于2毫米。


对于金属外框的手机,会要求金属框离天线2毫米距离。


线设计

天线的安装位置一般有2种,一种是单独的支架,锁在主板上或者前壳上,FPC贴在支架上,一种是贴在后壳上。

FPC的厚度是0.15毫米, 设计时先在相应地方把沉台做出来,深度0.3毫米,然后在沉台位置将FPC画出来,通常用面生成实体,在PIN脚处把馈点范围标出来,背面要加上加强板。

通常为0.1~0.2厚的钢片,加上一到二个定位柱。画完后检查下位置, 尤其是馈点范围要对上板上的弹片或PIN。

图片7.png
完成时的NFC天线


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发表于 2022-9-2 19:31:30 | 显示全部楼层
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发表于 2023-3-16 14:07:59 | 显示全部楼层
楼主,能麻烦解答下一般手机调试出来的天线效率有多少吗?LTE频段
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