金屬材質(zhì)機(jī)身手機(jī)天線如何設(shè)計(jì)？

2016-11-01  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

有限的手機(jī)空間,需要容納更多的天線。4G起來后,運(yùn)營商要求5模十頻,新機(jī)需要兼容3G、2G,且MIMO需要兩幅天線,這使得手機(jī)中天線種類更多了,電磁環(huán)境惡化,尤其是手機(jī)外觀金屬件面積增大后,天線工程師、結(jié)構(gòu)工程師如何調(diào)試出符合入網(wǎng)要求的智能手機(jī),遇到了空前的挑戰(zhàn)。本文梳理了最近這類技術(shù)和工藝,供設(shè)計(jì)者參考:

目前,手機(jī)中頻段劃分為

LTE (700 MHz), GSM (850MHz/1.9GHz), Wi-Fi (2.4 GHz), Bluetooth (2.4 GHz),GPS (1.575 GHz)、FM88-108Mhz

2.5 – 2.7 GHz band support for FDD LTE

3.4 – 3.8 GHz band support for TDD LTE

總之,從700 MHz to 3.8 GHz是4G手機(jī)的工作頻段

一、手機(jī)外觀的金屬化優(yōu)劣

1、外觀美,手感好!

蘋果、華為、小米、VIVO都采用類似的金屬外框架和底部金屬材質(zhì)工藝,金屬材質(zhì)有光澤、手感好 滿足了用戶對(duì)審美要求。

2、全金屬化機(jī)身,導(dǎo)致手機(jī)射頻指標(biāo)難保障。

無論制造商如何解釋,這類產(chǎn)品的信號(hào)總不如塑膠、玻璃材質(zhì)的手機(jī),因?yàn)?這類手機(jī)的邊框充當(dāng)了天線,天線手握和收不握時(shí),收發(fā)信號(hào)有差異,天線輻射效率見下圖:

手握時(shí)候,效率由45%下降到15%左右。

于是,一些手機(jī)采用頭尾部是塑膠的結(jié)構(gòu),中間是金屬工藝來規(guī)避手握天線的缺陷。

二、金屬化機(jī)身的天線設(shè)計(jì)方法Design Methodology

1. 金屬外框架分段

根據(jù)頻段,把手機(jī)外框一般劃分為三段,采用模內(nèi)注塑工藝成為一個(gè)整體

2、合理布局

GPS天線放置在周邊角落

FM頻段采用內(nèi)置磁性天線

新一代的FM內(nèi)置天線是貼片焊接的(微航磁電提供)

3、天線分頻段濾波、匹配再合成

從外框架取出的信號(hào),需要分段濾波和匹配,再合成一路送入射頻芯片

4、采用立體電路制造工藝

立體電路一般采用LDS工藝來實(shí)現(xiàn),3D構(gòu)型的天線制造在塑膠支架上:

三、手機(jī)天線未來發(fā)展動(dòng)向

1、3D打印LDS部件加快設(shè)計(jì)進(jìn)展

先3D打印成型,再在其上制造LDS天線,可以大大縮短天線設(shè)計(jì)驗(yàn)證的周期

2、寬帶天線加可調(diào)諧元器件技術(shù)應(yīng)用,縮小天線的體積和實(shí)現(xiàn)天線器件的標(biāo)準(zhǔn)化

可調(diào)諧的射頻天線技術(shù)是未來手機(jī)天線唯一進(jìn)化方向,天線最終成為一個(gè)類似電阻電容一樣標(biāo)準(zhǔn)的器件出現(xiàn)。但是天線產(chǎn)業(yè)不會(huì)消失,其制造手段還需要綜合采用LDS、FPC等工藝。蘋果和日本村田等申請(qǐng)了發(fā)明專利,涉及寬帶環(huán)形天線和調(diào)諧電介質(zhì)材料。環(huán)形天線在終端中使用并不陌生,90年代出現(xiàn)的BP機(jī)就是環(huán)形天線。

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