搜索金屬材質機身手機天線如何設計？
2016-11-01 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
有限的手機空間,需要容納更多的天線。4G起來后,運營商要求5模十頻,新機需要兼容3G、2G,且MIMO需要兩幅天線,這使得手機中天線種類更多了,電磁環境惡化,尤其是手機外觀金屬件面積增大后,天線工程師、結構工程師如何調試出符合入網要求的智能手機,遇到了空前的挑戰。本文梳理了最近這類技術和工藝,供設計者參考:
目前,手機中頻段劃分為
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手機的工作頻段
一、手機外觀的金屬化優劣
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工藝,金屬材質有光澤、手感好 滿足了用戶對審美要求。
2、全金屬化機身,導致手機射頻指標難保障。
無論制造商如何解釋,這類產品的信號總不如塑膠、玻璃材質的手機,因為,這類手機的邊框充當了天線,天線手握和收不握時,收發信號有差異,天線輻射效率見下圖:
手握時候,效率由45%下降到15%左右。
于是,一些手機采用頭尾部是塑膠的結構,中間是金屬工藝來規避手握天線的缺陷。
二、金屬化機身的天線設計方法Design Methodology
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金屬外框架分段
根據頻段,把手機外框一般劃分為三段,采用模內注塑工藝成為一個整體
2、合理布局
GPS天線放置在周邊角落
FM頻段采用內置磁性天線
新一代的FM內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,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工藝來實現,3D構型的天線制造在塑膠支架上:
三、手機天線未來發展動向
1、3D打印LDS部件加快設計進展
先3D打印成型,再在其上制造LDS天線,可以大大縮短天線設計驗證的周期
2、寬帶天線加可調諧元器件技術應用,縮小天線的體積和實現天線器件的標準化
可調諧的射頻天線技術是未來手機天線唯一進化方向,天線最終成為一個類似電阻電容一樣標準的器件出現。但是天線產業不會消失,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了發明專利,涉及寬帶環形天線和調諧電介質材料。環形天線在終端中使用并不陌生,90年代出現的BP機就是環形天線。
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