摘要：隨著手機(jī)日益普及，用戶(hù)對(duì)手機(jī)的需求也變得越加苛刻起來(lái)，小型化，個(gè)性化，超薄，旋屏，多功能等等設(shè)計(jì)需求旺盛，手機(jī)設(shè)計(jì)師們面臨的是更加激烈的挑戰(zhàn)，從手機(jī)天線(xiàn)的角度來(lái)看，手機(jī)變得越來(lái)越小，頻帶越來(lái)越多，帶來(lái)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)也就越大。

一、手機(jī)天線(xiàn)的發(fā)展趨勢(shì)
    目前手機(jī)上廣為應(yīng)用的小型內(nèi)置天線(xiàn)，多為PIFA型天線(xiàn)，因型似倒置大寫(xiě)字母“F”而得名， PIFA天線(xiàn)的輻射體被安裝在接地層的正上方，使用時(shí)天線(xiàn)輻射片與人腦之間正好相隔PCB板，這樣就大大降低了輻射對(duì)人腦的影響，同時(shí)，PIFA天線(xiàn)兼顧天線(xiàn)小巧，結(jié)構(gòu)易實(shí)現(xiàn)，外觀(guān)等級(jí)要求不高，天線(xiàn)生產(chǎn)一致好等等諸多特點(diǎn)，至今依然在手機(jī)內(nèi)置天線(xiàn)市場(chǎng)上，屬于主流設(shè)計(jì)。
    隨著手機(jī)進(jìn)一步普及，用戶(hù)不在局限于手機(jī)基本通訊功能，對(duì)手機(jī)外觀(guān)與功能的需求變得挑剔起來(lái)，傳統(tǒng)PIFA天線(xiàn)方案由于體積的局限，顯然不能滿(mǎn)足天線(xiàn)射頻要求，也給天線(xiàn)設(shè)計(jì)者帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)。

二，當(dāng)前手機(jī)天線(xiàn)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)及存在問(wèn)題
    小型內(nèi)置型手機(jī)天線(xiàn)為電小類(lèi)天線(xiàn)，各方向的輻射性能差異不大，從最終整機(jī)的OTA的測(cè)試性能來(lái)講，小型內(nèi)置天線(xiàn)，有兩個(gè)非常重要的性能指標(biāo)分別為效率與帶寬。作為手機(jī)的一部分，手機(jī)天線(xiàn)最終性能如何，除了與手機(jī)的接收機(jī)的性能好壞有關(guān)外，更為關(guān)鍵的是手機(jī)本身的射頻環(huán)境，以下列出當(dāng)前手機(jī)天線(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)與問(wèn)題。

1.  超薄迷你型手機(jī)
       手機(jī)厚度不足，主板長(zhǎng)度不足，致天線(xiàn)有效空間不足，天線(xiàn)效率不足
2.  多頻天線(xiàn)
       GSM850、GSM900、DCS、PCS、TDS-CDMA、WCDMA、CDMA2000等等或其中三種以上制式的組合，如GSM850、GSM900、DCS、PCS致天線(xiàn)帶寬不足
3. 手機(jī)造型奇特
       旋蓋，旋屏，滑蓋，翻蓋，或其中任意組合，天線(xiàn)在手機(jī)中的位置不利及有效空間不足, 致天線(xiàn)效率、帶寬不足
4. 手機(jī)外觀(guān)多為金屬配件或含有金屬成分的裝飾器件
       金屬器件特別是靠近天線(xiàn)的金屬器件，或者未處理好接地的金屬器件對(duì)天線(xiàn)產(chǎn)生的影響非常大，導(dǎo)致天線(xiàn)效率、帶寬不足
5. 手機(jī)內(nèi)部空間布局緊湊
   天線(xiàn)周?chē)�布滿(mǎn)各類(lèi)器件，如speaker、camera、LED、mic、鍵盤(pán)板等等，影響天線(xiàn)的性能。

三、優(yōu)化天線(xiàn)性能的思路
1、 天線(xiàn)外在的環(huán)境處理
1.1     去除不必要的金屬地，天線(xiàn)面投影處全部?jī)艨眨�采用monopole天線(xiàn)方案，提高天線(xiàn)效率，monopole天線(xiàn)所需體積與PIFA相比更加小巧，通過(guò)去除輻射片下面PCB的地層，減少輻射片與PCB板地之間的耦合，大大減少了對(duì)天線(xiàn)實(shí)際的體積需求，從而使monopole天線(xiàn)達(dá)到PIFA天線(xiàn)自由空間的同等效果，且需求的體積不足PIFA一半,但缺少的PCB地層的阻隔，monopole天線(xiàn)對(duì)人腦的輻射比較大，同時(shí)，人手與人腦對(duì)天線(xiàn)諧振的影響相對(duì)比PIFA而言也比較大。
1.2     延長(zhǎng)手機(jī)的板長(zhǎng)，對(duì)于超小迷你型手機(jī)，作為天線(xiàn)的輻射體一部分的PCB，其板長(zhǎng)對(duì)手機(jī)天線(xiàn)影響也猶為重要，正常手機(jī)寬度在為40mm情況下，PCB相對(duì)工作波長(zhǎng)系數(shù)為0.4時(shí)，天線(xiàn)lowband900Mhz與upper band1800Mhz相對(duì)帶寬呈現(xiàn)最大峰值。

2、 天線(xiàn)的材料選擇，選擇更好的材料，提升天線(xiàn)性能。
2.1 導(dǎo)電材料的選擇
    不同的導(dǎo)電材料對(duì)天線(xiàn)最終性能的影響也是很明顯的，在種種環(huán)境約束的情況下，選擇一種適當(dāng)?shù)牟牧峡赡苁墙鉀Q問(wèn)題的最佳思路，那么，在選擇前了解每一種導(dǎo)電材料對(duì)小型內(nèi)置天線(xiàn)性能的影響，也顯得特別重要，以下表是常見(jiàn)各類(lèi)導(dǎo)電材料對(duì)傳統(tǒng)PIFA天線(xiàn)性能的影響的相應(yīng)關(guān)系。
以下測(cè)試數(shù)據(jù)基于:PCB尺寸(單位:mm)：40*100*1;
PIFA天線(xiàn)尺寸(單位:mm)：40*20*7
天線(xiàn)支架：ABS

表1，典型導(dǎo)電材料的電導(dǎo)率&峰值效率

2.2 介電材料的選擇
    工程上通常采用各種塑料作為天線(xiàn)支架及手機(jī)外殼，理想情況下，輻射體在沒(méi)在塑料支架作為支撐及外附時(shí)，可達(dá)到最佳的輻射性能，但為了滿(mǎn)足一定的機(jī)械與環(huán)境測(cè)試要求，選擇適當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)作為天線(xiàn)支架與外附件也是必不可少的，可根據(jù)實(shí)際情況要求，選擇介電常數(shù)高，但介質(zhì)損耗低的材料，這樣天線(xiàn)可以在最小的損耗的情況下盡可能的小型化，如陶瓷天線(xiàn)。

3、 突破現(xiàn)有無(wú)源天線(xiàn)設(shè)計(jì)思路局限，采用有源天線(xiàn)方案。
3.1 開(kāi)關(guān)天線(xiàn)
    通常我們所見(jiàn)的PIFA天線(xiàn)諧振點(diǎn)是不變的，但開(kāi)關(guān)天線(xiàn)的通過(guò)開(kāi)關(guān)切換天線(xiàn)的諧振點(diǎn)，讓天線(xiàn)工作在我們所需要的頻段上面，采用這種思路，可以在相對(duì)有限的空間下，如同樣在PIFA需要雙頻的空間40*7*20mm下, 輕松實(shí)現(xiàn)四頻（GSM850、GMS900、DCS、PCS），甚至到五頻（GSM850、GMS900、DCS、PCS、WCDMA），使天線(xiàn)自由切換在GSM的四頻頻段，及WCDMA之間，達(dá)到良好的射頻性能。在普通PIFA天線(xiàn)邊上多加一個(gè)耦合片，通過(guò)切換點(diǎn)接入開(kāi)關(guān)電路，選擇不同的長(zhǎng)度傳輸線(xiàn)等效成不同感抗值，以改變天線(xiàn)的等效阻抗，調(diào)整天線(xiàn)工作諧振，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)四頻、五頻功能，開(kāi)關(guān)天線(xiàn)基于可重構(gòu)天線(xiàn)的理念
3.2 電調(diào)諧天線(xiàn)
    電調(diào)諧天線(xiàn)基本原理與前者相同，不同的是電調(diào)諧天線(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)讓天線(xiàn)諧振點(diǎn)微調(diào)到所設(shè)計(jì)的頻帶內(nèi)每個(gè)點(diǎn)，且達(dá)到最好的阻抗匹配、最佳的輻射的性能，如下圖，通過(guò)電壓調(diào)整變?nèi)荻�極管改變切換點(diǎn)的接入阻抗，以改變天線(xiàn)的等效阻抗，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)從470Mhz到800Mhz的CMMB頻段的最佳內(nèi)置天線(xiàn)方案。
  
圖1 電調(diào)諧CMMB天線(xiàn)

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