手機天線簡介

 
    無線電發(fā)射機輸出的射頻信號功率，通過饋線（電纜）輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達接收地點后，由天線接下來（僅僅接收很小很小一部分功率），并通過饋線送到無線電接收機�？梢�，天線是發(fā)射和接收電磁波的一個重要的無線電設備，沒有天線也就沒有無線電通信。 
 
    天線品種繁多，以供不同頻率、不同用途、不同場合、不同要求等不同情況下使用。  
 
內、外置天線比較 
 
    目前手機天線主要就內置及外置天線兩種，內置天線客觀上必然比外置天線弱。天線的架設都是盡量遠離地面和建筑物的，天線接近參考地的時候，大部分能量將集中在天線和參考地之間，而無法順利發(fā)射，所以天線發(fā)射，需要一個“盡量開放”的空間。而手機電路版就是手機天線的參考地，讓天線遠離手機其他電路，是提高手機天線發(fā)射效率的關鍵。 
 
    但受到實際環(huán)境限制以及大家追求攜帶方便的要求，手機的設計就必須在電氣方面做出妥協。實際上，所有的GSM手機的接收發(fā)送電路的增益都是是可以根據環(huán)境變化而自動調節(jié)的，能通過合理的參數設定，會自動補償有關的損失。所以，就手機整體而言，在信號比較好情況下，內天線和外天線并不能看出差別。 
 
    差別是有的，在信號很弱的情況，外天線尤其是長天線的信號死點門限將高于內天線，也就是理論上內天線手機比較容易在弱信號環(huán)境丟失信號。 
輻射問題，天線效率的下降必須以大的發(fā)射功率補償，相同條件下內天線的輻射會比外天線大。但人體實際受到的輻射和整機結構有關，內天線手機也可以通過合理安排天線位置，抵消輻射對人體的影響。 
 
輻射問題 
 
    手機的輻射主要是手機的天線發(fā)射模塊帶來的，手機的天線做得十分粗大，它的作用就是為了減小發(fā)射的阻力。 
 
    可以說手機天線是手機的輻射源，而把所謂的防磁貼貼在聽音器上面也是不行的，因為這樣會改變天線周圍的磁場，使得天線的信號發(fā)生變化，使得通話不能正常進行。 
 
 

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這個是比較好的科普性知識。 
 
期待對手機天線更專業(yè)一些的介紹。

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手機雙頻天線的阻抗匹配 
 
通常對某個頻點上的阻抗匹配可利用SMITH圓圖工具進行, 兩個器件肯定能搞定, 即通過串+并聯電感或電容即可實現由圓圖上任一點到另一點的阻抗匹配, 但這是單頻的。而手機天線是雙頻的, 對其中一個頻點匹配,必然會對另一個頻點造成影響, 因此阻抗匹配只能是在兩個頻段上折衷. 
 
在某一個頻點匹配很容易，但是雙頻以上就復雜點了。因為在900M完全匹配了，那么1800處就不會達到匹配，要算一個適合的匹配電路。最好用仿真軟件或一個點匹配好了，在 網絡分析儀上 的 S11參數下調整，因為雙頻的匹配點肯定離此處不會太遠。，只有兩個元件匹配是唯一的，但是 pi 型網絡匹配，就有無數個解了。這時候需要仿真來挑，最好使用經驗。 
 
 
仿真工具在實際過程中幾乎沒什么用處。因為仿真工具是不知道你元件的模型的。你必須要輸入實際元件的模型，也就是說各種分布參數，你的結果才可能與實際相符。一個實際電感器并不是簡單用電感量能衡量的，應該是一個等效網絡來模擬。本人通常只會用仿真工具做一些理論的研究。 
 
實際設計中，要充分明白Smith圓圖的原理，然后用網絡分析儀的圓圖工具多調試。懂原理讓你定性地知道要用什么件，多調是要讓你熟悉你所用的元件會在實際的圓圖上怎么移動。（由于分布參數及元件的頻率響應特性的不同，實際件在圓圖上的移動和你理論計算的移動會不同的）。 
 
雙頻的匹配的確是一個折衷的過程。你加一個件一定是有目的性的。以GSM、DCS雙頻來說，你如果想調GSM而又不太想改變DCS，你就應該選擇串連電容、并聯電感的方式。同樣如果想調DCS，你應該選擇串電感、并電容。 
 
理論上需要2各件調一個頻點，所以實際的手機或者移動終端通常按如下規(guī)律安排匹配電路：對于簡單一些的，天線空間比較大，反射本來就較小的，采用Pai型（2并一串），如常規(guī)直板手機、常規(guī)翻蓋機；稍微復雜些的采用雙L型（2串2并）：對于更復雜的，采用L＋Pai型（2串3并），比如用拉桿天線的手機。 
 
記住，匹配電路雖然能降低反射，但同時會引入損耗。有些情況，雖然駐波比好了，但天線系統(tǒng)的效率反而會降低。所以匹配電路的設計是有些忌諱的；比如在GSM、DCS手機中匹配電路中，串聯電感一般不大于5.6nH。還有，當天線的反射本身比較大，帶寬不夠，在smith圖上看到各頻帶邊界點離圓心的半徑很大，一般加匹配是不能改善輻射的。 
 
天線的反射指標（VSWR，return loss）在設計過程中一般只要作為參考。關鍵參數是傳輸性參數（如效率，增益等）。有人一味強調return loss，一張口要－10dB，駐波比要小于1.5，其實沒有意義。我碰到這種人，我就開玩笑說，你只要反射指標好，我給你接一個50歐姆的匹配電阻好了，那樣駐波小于1.1啊，至于你手機能不能工作我就不管了！ 
 
SWR駐波比僅僅說明端口的匹配程度，即阻抗匹配程度。匹配好，SWR小，天線輸入端口處反射回去的功率小。匹配不好，反射回去的功率就大。至于進入天線的那部分功率是不是輻射了，你根本不清楚。天線的效率是輻射到空間的總功率與輸入端口處的總功率之比。所以SWR好了，無法判斷天線效率一定就高（拿一個50ohm的匹配電阻接上，SWR很好的，但有輻射嗎？）。但是SWR不好了，反射的功率大，可以肯定天線的效率一定不會高。SWR好是天線效率好的必要條件而非充分條件。SWR好并且輻射效率（radiation efficiency）高是天線效率高的充分必要條件。當SWR為理想值（1）時，端口理想匹配，此時天線效率就等于輻射效率。 
 
當今的手機，天線的空間壓縮得越來越小，是犧牲天線的性能作為代價的。對于某些多頻天線，甚至VSWR達到了6。以前大家比較多采用外置天線，平均效率在50％算低的，現在50％以上的效率就算很好了！看一看市場上的手機，即使是名公司的，如Nokia等，也有效率低于20％的。有的手機(滑蓋的啊，旋轉的啊)甚至在某些頻點的效率只有10％左右。  
 
見過幾個手機內置天線的測試報告，天線效率基本都在30-40%左右，當時覺得實在是夠差的（比我設計的微帶天線而言），現在看來還是湊合的了。不過實際工程中，好像都把由于S11造成的損耗和匹配電路的損耗計在效率當中了，按天線原理，只有介質損耗（包括基板引起的和手機內磁鐵引起的）和金屬損耗（盡管很小）是在天線損耗中的，而回損和匹配電路的損耗不應該記入的。不過工程就是工程啊，這樣容易測試啊。 
 
對了，再補充一句，軟件仿真在一定程度上是對工程有幫助的：當然，仿真的結果準確程度沒法跟測試相比，但是通過參數掃描仿真獲取的 天線性能隨參數變化趨勢還是有用的，這比通過測試獲取數據要快不少，尤其是對某些不常用的參數。 
 
 
“仿真工具在實際工程中沒有什么用處”，是說在設計匹配電路時，更具體一點是指設計雙頻GSM、DCS手機天線匹配電路時。如果單獨理解這句話，無疑是錯的。事實上，我一直在用HFSS進行天線仿真，其結果也都是基于仿真結果的。 
 
 
對了，焊元器件真的是一件費勁的事，而且也有方法的，所謂熟能生巧嘛。大的公司可能給你專門配焊接員，那樣你可能就只要說焊什么就可以了。然而，我們在此討論的是如何有效地完成匹配電路的設計。注意有效性！有效性包括所耗的時間以及選擇元器件的準確性。 如果沒有實際動手的經驗，只通過軟件仿真得出一種匹配設計然而用到實際天線輸入端。呵呵，我可以說，十有八九你的設計會不能用，甚至和你的想象大相徑庭！ 
 
實際設計中，還有一種情況你在仿真中是無法考慮的（除非你事先測量）。那就是，分布參數對于PIFA的影響。由于如今天線高度越來越小，而匹配電路要么在天線的下方（里面）要么在其下方（外面），反正很近，加入一個實際元件在實際中會引入分布參數的改變。尤其如果電路板排版不好，這種效應會明顯一些。實際焊接時，甚至如果一個件焊得不太好，重新焊接一下，都會帶來阻抗的變化。 
 
所以，PIFA的設計中，通常我們不采用匹配電路（或者叫0ohm匹配）。這就要求你仔細調節(jié)優(yōu)化你的天線。一般來說對現今的柔性電路板設計方案（Flexfilm）比較容易做到，因為修改輻射片比較容易。對于用得比較多的另一種設計方案沖壓金屬片（stamping metal），相對來說就比較難些了。一是硬度大，受工藝的限制不能充分理由所有空間，二是模具一旦成型要多次修改輻射片的設計也很困難。 
 
 
在匹配設計上仿真工具有沒有很大的用處，沒多少人是可以用仿真工具算出匹配來的。 再說，有沒有很大效果怎么衡量呢？ 工程上講究的是快速，準確。為了仿真而仿真，沒有實際意義。為了得到一個2、3、最多5個件的匹配你去建立電感、電容的模型，不太值的。還有，你如何考慮上面我提到的PIFA匹配的分布參數的改變？前面我還說到一些匹配電路的忌諱，不是源于理論，完全源于實踐。因為天線的設計是希望能提高它的輻射效率(總效率)！我沒有成功地在1小時內通過仿真工具找到過準確的匹配電路（就說GSM、DCS）雙頻的吧，（實際中用視錯法是可以的）。

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樓主的資料不錯哦！希望能繼續(xù)弄些好東西過來在這邊說說！

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好貼，建議樓主介紹幾個手機天線的模型，多弄些資料

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