縫隙+槽孔天線：金屬化手機天線主流的應(yīng)用

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

蘋果iPhone總是扮演著“推手”的角色,尤其是機身設(shè)計總能引領(lǐng)智能手機行業(yè)的變化。他們是第一家在手機上使用一整塊玻璃面板的廠商,之后智能手機的樣式都被統(tǒng)一了;蘋果從iPhone 1代到發(fā)布的iPhone 6s都擁有金屬邊框或者金屬機身,雖然他們不是第一家在手機外殼上使用金屬的廠商,但在iPhone面世(尤其是iPhone 4)之后,“金屬”逐漸成為了智能手機新的風(fēng)向標。眾所周知,使用金屬邊框,可以很好的提升整機的質(zhì)感。這種提升是全方面的,觀感上,金屬邊框色澤明亮奪人眼球。摸上去,金屬也會更加光滑。

此外,使用塑料邊框或者外殼的機子,如果處理不好,天生會附帶一種廉價感,而使用金屬邊框則不會。縱觀使用金屬邊框用的最純熟的iPhone,除了優(yōu)質(zhì)的軟件體驗外,其極具質(zhì)感的金屬邊框,以及后來整機外殼的金屬材料都是其外觀也受人追捧的原因之一。天線信號問題是使用金屬邊框最基礎(chǔ),也是最重要的問題,如果解決不好這個問題也是極其致命的。

由于射頻信號無法穿透金屬,大多數(shù)情況下必須采用特殊的處理設(shè)計。常用的方法是在有天線的地方將金屬邊框進行切斷,使天線信號不會被金屬邊框完全阻隔,獲得與外界相通的輻射空間,同時在切斷處進行注塑連接。iPhone 4是單邊切斷,但是當(dāng)手握到切斷處時,會導(dǎo)致天線性能急劇下降,這也是“死亡之握”的主要原因。

1金屬機身是主流,但是天線效果始終有缺陷

到了iPhone 5時,采用的雙邊切斷,并對天線位置進行了新的布局,才將這一問題得到改善。在小米4上,我們也看到了類似的天線設(shè)計方案。

iPhone 6采用了類似的切斷技術(shù),天線信號從下圖紅色的隔斷塑膠縫隙“輻射出入”。

利用金屬邊框作為天線的一部分的設(shè)計,與傳統(tǒng)的天線結(jié)構(gòu)沒有本質(zhì)區(qū)別:

這類邊框做天線共同的缺陷是手握金屬邊框信號會受到影響。

2全金屬機身一種新的天線結(jié)構(gòu):縫隙+槽孔

為了減弱這種效應(yīng),一種新的縫隙加槽孔天線技術(shù)開始進入視線:及縫隙+槽孔,這個縫隙不是邊框的縫隙,而是位于手機金屬備殼上的那條最長的縫,電波穿越這個縫隙與縫隙后面緊挨著的槽孔構(gòu)成了天線。

槽孔天線示意:

槽孔天線電結(jié)構(gòu):

3縫隙+槽孔天線優(yōu)缺點

這類天線優(yōu)點是手握影響沒有邊框輻射天線劇烈,因為手機外殼接地后,手握不容易影響電流分布,與一邊框輻射時,手握住邊框,很容易影響邊框中電流不一樣。

其缺點是調(diào)試和工藝有一定難度,一般的射頻工程師經(jīng)驗積累不足。項目研發(fā)周期長。但是槽孔底部饋電線的拓撲圖案和腔體寄生的結(jié)構(gòu)可以配合適應(yīng)多頻需求,如下是一些經(jīng)典的圖例,可見槽孔天線底部結(jié)構(gòu),可以有很多調(diào)試手段。

縫隙+槽孔天線：金屬化手機天線主流的應(yīng)用HFSS培訓(xùn)的效果圖片7

4縫隙+槽孔天線制作工藝

最佳的制造槽孔天線的工藝是塑膠選擇性金屬化,及采用立體電路技術(shù),實現(xiàn)之的措施有印刷導(dǎo)電線路或者LDS工藝,因為槽孔諧振腔體可以是3D結(jié)構(gòu),需要緊挨著金屬機身,還需要做一些寄生結(jié)構(gòu)來調(diào)整頻段特性。另外一個原因是,有些設(shè)計中需要用到匹配電路焊接在槽孔天線饋線上,立體電路技術(shù)正好派上用場。

5金屬手機若干動向小結(jié)

1、槽孔天線技術(shù)會對塑膠材質(zhì)的介電系數(shù)有要求,目前ABS材質(zhì)的介電系數(shù)在3.5左右,損耗在2%,還滿足要求,若5G起來,會有損耗更低的要求

2、介電系數(shù)高、損耗低塑膠,可以減少諧振腔體積;

3、LDS是主要技術(shù)甚至在做槽孔結(jié)構(gòu)上是唯一技術(shù),地位被強化;

4、設(shè)計金屬機身手機,前期最難被驗證的射頻指標,有快捷便利的手段:3D打印LDS組件,含機身3D打印出來,被選擇性金屬化(LDS)來模擬射頻縫隙、槽孔、金屬機身與電路板接地位置,使得設(shè)計過程大大縮短。