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中國13個新職業(yè)，手機(jī)天線做成內(nèi)置天線是怎么設(shè)計(jì)的？飛宇信天線廠家為你爆料
發(fā)布時間：
2019-04-04 10:26
近日，人力資源和社會保障部、國家市場監(jiān)管總局、國家統(tǒng)計(jì)局向社會發(fā)布了13個新職業(yè)信息。這是自2015年版國家職業(yè)分類大典頒布以來發(fā)布的首批新職業(yè)。
這13個新職業(yè)包括：人工智能工程技術(shù)人員、物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)人員、大數(shù)據(jù)工程技術(shù)人員、云計(jì)算工程技術(shù)人員、數(shù)字化管理師、建筑信息模型技術(shù)員、電子競技運(yùn)營師、電子競技員、無人機(jī)駕駛員、農(nóng)業(yè)經(jīng)理人、物聯(lián)網(wǎng)安裝調(diào)試員、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)操作員、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)維員。天線研發(fā)也成了電子行業(yè)的熱門了，手機(jī)天線做成內(nèi)置天線是怎么設(shè)計(jì)的？飛宇信天線廠家今日為你爆料咯。
一、內(nèi)置天線對于手機(jī)整體設(shè)計(jì)的通用要求
主板
a. 布線 在關(guān)聯(lián)RF的布線時要注意轉(zhuǎn)彎處運(yùn)用45度角走線或圓弧處理，做好鋪地隔離和走線的特性阻抗仿真。同時RF地要合理設(shè)計(jì)，RF信號走線的參考地平面要找對(六層板目前的大部份以第三層做完整的地參考面)，并保證RF信號走線時信號回流路徑最短，并且RF信號線與地之間的相應(yīng)層沒有其它走線影響它(主要是方便PCB布線的微帶線阻抗的計(jì)算和仿真)。PCB板和地的邊緣要打“地墻”。從RF模塊引出的天線饋源微帶線，為防止走線阻抗難以控制，減少損耗，不要布在PCB的中間層，設(shè)計(jì)在TOP面為宜，其參考層應(yīng)該是完整地參考面。并且在與屏蔽盒交叉處屏蔽盒要做開槽避讓設(shè)計(jì)，以防短路和旁路耦合。天線RF饋電焊盤應(yīng)采用圓角矩形盤，通常尺寸為3×4mm，焊盤含周邊≥0.8mm的面積下PCB所有層面不布銅。雙饋點(diǎn)時RF與地焊盤的中心距應(yīng)在4～5mm之間。
b. 布板RF模塊附近避免安置一些零散的非屏蔽元件，屏蔽盒盡量規(guī)整一體，同時少開散熱孔。最忌諱長條形狀孔槽。含金屬結(jié)構(gòu)的元件，如喇叭、馬達(dá)、攝像頭基板等金屬要盡量接地。對于折疊和滑蓋機(jī)，應(yīng)避免設(shè)計(jì)長度較長的FPC(FPC走線的時鐘信號及其倍頻容易成為帶內(nèi)雜散干擾)，最好兩面加接地屏蔽層。
c. 常見問題
對于傳導(dǎo)接收靈敏已經(jīng)滿足要求(或非常優(yōu)秀)但整機(jī)接收靈敏度差的情況，特別是PIFA天線，其輻射體的面積和形式還是對輻射接收靈敏度有一定的影響，可以在天線方面做改進(jìn)。
整機(jī)雜散問題原因在于天線的空間輻射被主板的金屬元件(包括機(jī)殼上天線附近的金屬成分裝飾件)耦合吸收后產(chǎn)生一定量的二次輻射，頻率與金屬件的尺寸關(guān)聯(lián)。因此要求此類元件有良好的接地，消除或降低二次輻射。整機(jī)雜散問題還與天線與RF模塊之間的諧振匹配電路有關(guān)，如果諧振匹配電路的穩(wěn)定性不好，很容易激發(fā)產(chǎn)生高次諧波的干擾。
機(jī)殼的設(shè)計(jì)
由于手機(jī)內(nèi)置天線對其附近的介質(zhì)比較敏感，因此，外殼的設(shè)計(jì)和天線性能有密切關(guān)系。外殼的表面噴涂材料不能含有金屬成分，殼體靠近天線的周圍不要設(shè)計(jì)任何金屬裝飾件或電鍍件。若有需要，應(yīng)采用非金屬工藝實(shí)現(xiàn)。機(jī)殼內(nèi)側(cè)的導(dǎo)電噴涂，應(yīng)止于距天線20mm處。對于純金屬的電池后蓋，應(yīng)距天線20mm以上。如采用單極(monopole)天線，面板禁用金屬類殼體及環(huán)狀金屬裝飾。電池(含電連接座)與天線的距離應(yīng)設(shè)計(jì)在5mm以上。
二、手機(jī)內(nèi)置天線的分類
1. PIFA皮法天線
a. 天線結(jié)構(gòu)
輻射體面積550～600mm2，與PCB主板TOP面的距離(高度)6～7mm。天線與主板有兩個饋電點(diǎn)，一個是天線模塊輸出，另一個是RF地。天線的位置在手機(jī)頂部。PIFA皮法天線如按要求設(shè)計(jì)環(huán)境結(jié)構(gòu)，電性能相當(dāng)優(yōu)越，包括SAR指標(biāo)，是內(nèi)置天線首選方案。
適用于有一定厚度手機(jī)產(chǎn)品，折疊、滑蓋、旋蓋、直板機(jī)。
b. 主板
天線投影區(qū)域內(nèi)有完整的鋪地，同時不要天線側(cè)安排元器件，特別是馬達(dá)、SPEAKER、RECEIVER、FPC排線、LDO等較大金屬結(jié)構(gòu)的元件和低頻驅(qū)動器件。它們對天線的電性性能有很大的負(fù)面影響.
c.天線的饋源位置和間距
一般建議設(shè)計(jì)在左上方或右上方;間距在4～5mm之間。
2. PIFA天線的幾種結(jié)構(gòu)方式
a.支架式
天線由塑膠支架和金屬片(輻射體)組成。金屬片與塑膠支架采用熱熔方式固定。塑膠常用ABS或PC材料，金屬常用鈹銅、磷銅、不銹鋼片。也可用FPC，但主板上要加兩個PIN，這兩項(xiàng)的成本稍高。
b. 貼附式
直接將金屬片(輻射體)貼附在手機(jī)背殼上。固定方式一般用熱熔結(jié)構(gòu)。也有用背膠方式的，由于結(jié)構(gòu)不很穩(wěn)定，很少采用。FPC也如此。
3. MONOPOLE單極天線
a. 天線結(jié)構(gòu)
輻射體面積300～350mm2，與PCB主板TOP面的距離(高度)3～4mm，天線輻射體與PCB的相對距離應(yīng)大于2mm以上。天線與主板只有一個饋電點(diǎn)，是模塊輸出。天線的位置在手機(jī)頂部或底部。
MONOPOLE單極天線如按要求設(shè)計(jì)環(huán)境結(jié)構(gòu)，電性能可達(dá)到較高的水平。缺點(diǎn)是SAR稍高。不適用折疊、滑蓋機(jī)，在直板機(jī)和超薄直板機(jī)上有優(yōu)勢。
b. 主板
天線投影區(qū)域不能有鋪地，或無PCB，同時也不要安排馬達(dá)、SPEAKER、RECEIVER等較大金屬結(jié)構(gòu)的元件。由于單極天線的電性能對金屬特別敏感，甚至無法實(shí)現(xiàn)。
c. 天線的饋源位置饋電點(diǎn)的位置
與PIFA方式有區(qū)別。一般建議設(shè)計(jì)在天線的四個角上。
4. MONOPOLE單極天線的幾種結(jié)構(gòu)方式
a. 與PIFA天線相同，有支架式、貼附式。
b. PCB式MONOPOLE單極天線的輻射體采用PCB板，與主板的饋電有簧片和PIN方式，熱熔在塑膠支架上。還可以在機(jī)殼上做定位卡勾安裝。
c. 特殊結(jié)構(gòu)天線設(shè)計(jì)在手機(jī)頂部立面(厚度)上，用金屬絲成型，如MOTO的V3、V8超薄系列，他們?yōu)樘炀€設(shè)計(jì)的金屬空白區(qū)域很大，實(shí)際上這是屬于天線的一部分。國內(nèi)仿制失敗的原因是沒有給這個金屬空白區(qū)域。這種形式環(huán)境設(shè)計(jì)和天線設(shè)計(jì)均有難度，需慎重選擇。另一種是稱為“假內(nèi)置”的形式，相當(dāng)于將外置天線移到機(jī)內(nèi)，體積很小，用PCB或陶瓷材料制成。這種天線帶寬、輻射性能較差、成本高，不建議采用。
三、手機(jī)內(nèi)置天線形式比較
這里簡單比較一下兩種主流PIFA皮法和MONOPOLE單極天線，以及分別適用的機(jī)型結(jié)構(gòu)：
有效面積mm2 距主板mm 天線投影下方 天線饋源 天線體積 電性能 SAR
皮法 600 7 有地 2 大 很好 低
單極 350 4 無地 1 小 好 稍高
折疊機(jī) 滑蓋機(jī) 旋蓋機(jī) 直板機(jī) 超薄折疊機(jī) 超薄直板機(jī)
皮法 適用 適用 適用 適用 不適用 不適用
單極 不適用 不適用 不適用 適用 適用定制 適用
四、很多情況下，手機(jī)設(shè)計(jì)公司因?yàn)槟骋豢顧C(jī)型的天線性能未達(dá)標(biāo)，而被迫更換天線公司，結(jié)果也未盡人意，項(xiàng)目進(jìn)程延遲。但此時的造型、機(jī)殼模具、主板可變化的空間很小，最終勉強(qiáng)上市，或推翻該方案，造成很大的損失。因此，建議在手機(jī)方案設(shè)計(jì)時，尤其在產(chǎn)品造型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段讓天線工程師參與進(jìn)來，對天線相關(guān)的一些方案提出建議，共同研討，設(shè)計(jì)出比較合理的外觀造型和射頻環(huán)境結(jié)構(gòu)，提高天線的電性能指標(biāo)，使手機(jī)產(chǎn)品在整體性能方面有較高的品質(zhì)。希望上述內(nèi)容能對手機(jī)方案設(shè)計(jì)、特別是有關(guān)天線環(huán)境的設(shè)計(jì)有參考價值，加強(qiáng)手機(jī)方案設(shè)計(jì)的各專業(yè)工程師對天線特性更深入的了解，減少項(xiàng)目在時間、人力物力方面的損失。
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深圳市飛宇信電子有限公司
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