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在移動(dòng)手機里，天線(xiàn)直接影響了手機的可通訊能力，直接決定了手機的射接收性能，甚至天線(xiàn)設計的好壞決定了該手機在市場(chǎng)的生存空間。在國外，品牌手機 設計生產(chǎn)廠(chǎng)家普遍比較重視天線(xiàn)的前期研發(fā)與設計，他們多與參股與控股的形式培養一天線(xiàn)設計與生產(chǎn)研究所或專(zhuān)業(yè)電小天線(xiàn)設計公司，NOKIA在國內控制了飛 創(chuàng )，MOTOROLA 在國內參股了加利，在這種環(huán)境下，專(zhuān)業(yè)的天線(xiàn)設計公司為大品牌的手機提供了足夠的天線(xiàn)設計保障。所以象NOKIA、MOTOROLA、SUNSUNG等知 名品牌總能在特定的環(huán)境下設計出性能優(yōu)良的天線(xiàn)，把手機ID與一流功能完整的結合。 在國產(chǎn)手機中，目前只有為數不多的大公司比較重視天線(xiàn)的設計與制造，多 數中小企業(yè)只是把天線(xiàn)視為普通的硬件，在空間上壓縮再壓縮，在性能上低劣又低劣，最終的結果是手機的客戶(hù)或終端消費者無(wú)法接受手機的“可通話(huà)”性能，導致 項目的流產(chǎn)或重新設計，造成資源及人力的浪費及商機的流失，大大的降低了企業(yè)的綜合競爭力。 專(zhuān)業(yè)的分析，天線(xiàn)性能的好壞大致由以下幾個(gè)因素來(lái)影響： 空間 行業(yè)內有一絮語(yǔ)“多大的空間決定多少的性能”，足夠的可實(shí)行空間對天線(xiàn)來(lái)說(shuō)是必須的。關(guān)于天線(xiàn)的可設計空間，建議客戶(hù)在方案設計前期多與天線(xiàn)設計工 程師做深入的溝通，了解天線(xiàn)的布置與潛在的問(wèn)題點(diǎn)，以期位置的預留。天線(xiàn)工程師在設計過(guò)程中已經(jīng)有相當的設計經(jīng)驗，哪些布局對天線(xiàn)的設計是有利，哪些空間 的對天線(xiàn)的性能有更大的提高，對新的方案定義是必須的。同時(shí)多參考幾家天線(xiàn)設計公司的建議，更有利于天線(xiàn)空間的合理性分配，來(lái)更完整的分配天線(xiàn)的空間。 關(guān)于天線(xiàn)的可利用空間，經(jīng)常會(huì )遇到天線(xiàn)設計公司與手機整機商為了提高天線(xiàn)的性能爭取天線(xiàn)的空間布局，只有絕少部分的設計公司會(huì )滿(mǎn)足天線(xiàn)空間的基本要 求，而絕大部分的設計公司會(huì )以手機完全、功能的名義盡可能的壓縮天線(xiàn)的空間，后果是單款案件會(huì )頻繁的更換天線(xiàn)設計公司，結果還是天線(xiàn)的性能達不到一定的要 求、案目流產(chǎn)，怪恨天線(xiàn)設計公司的能力太差，等等。 我們都知道現在的手機天線(xiàn)都是偶極子天線(xiàn)發(fā)展演變而來(lái)的，天線(xiàn)不可能在無(wú)窮小的空間實(shí)現功能，天線(xiàn)一定 需要一個(gè)相對開(kāi)放寬闊的空間，可以這么的說(shuō)，還沒(méi)有一個(gè)人可以完成“手機天線(xiàn)零空間”這個(gè)課題。 EMI EMI(Electro Magnetic Interference) 在電子行業(yè)是一個(gè)普遍的問(wèn)題，很多的問(wèn)題點(diǎn)都是因為相關(guān)的處理沒(méi)有很好的執行，或者深入的考慮。在手機天線(xiàn)由外置天線(xiàn)過(guò)度到內置天線(xiàn)的初期，很多的手機設 計公司普遍遇到了手機的動(dòng)態(tài)接收靈敏度的問(wèn)題，可能設計的原理圖與以前外置天線(xiàn)之PCB的原理圖是一致的，但是內置天線(xiàn)遇到了與靈敏度的問(wèn)題，因為什么? 當時(shí)一般的公司都認為是天線(xiàn)的問(wèn)題，很少有人懷疑是自己設計的方案的問(wèn)題。問(wèn)題點(diǎn)是電路或其它的元器件對天線(xiàn)輻射的相互干擾，該干擾在手機動(dòng)態(tài)接收過(guò)程中 會(huì )影響手機的接受質(zhì)量。 在誤碼率的參考下，導致動(dòng)態(tài)靈敏度偏低。EMI的問(wèn)題一般不會(huì )影響天線(xiàn)的輻射功率，同理不會(huì )影響天線(xiàn)的輻射效率，但是對天線(xiàn)的接收 性能存在很大的隱患，因此做好電路的EMI處理對天線(xiàn)的綜合性能是必須的�？梢酝ㄟ^(guò)合理的接地處理以及電路兼容處理等等。 至于近期將廣泛推出的3G手機則需要較佳的天線(xiàn)，規格也講究，效率要求也高，尤其要求對人體影響必須減少。過(guò)去GSM手機采TDMA技術(shù)，隨時(shí)間調 變，只有8分之1有訊號;然而進(jìn)入3G時(shí)代采CDMA技術(shù)，為連續調變，對人體的影響就比較大;因此手機天線(xiàn)就有較嚴格的要求。規格較高，抗干擾能力很重 要，雜訊抑制能力夠不夠都是關(guān)鍵，若是雜訊過(guò)濾不掉，抗干擾耐受性是否足夠就是重點(diǎn)。 手機廠(chǎng)商的經(jīng)驗很重要，若是經(jīng)驗不足，零件擺放位置設計不夠理想，就 會(huì )產(chǎn)生很多問(wèn)題，例如受話(huà)器與天線(xiàn)之間的干擾問(wèn)題，就與Layout如何設計關(guān)系很大。天線(xiàn)與有線(xiàn)圈的元件都容易產(chǎn)生干擾，除了受話(huà)器以外，震動(dòng)功能所用 到元件上面的小馬達，也有線(xiàn)圈，也要避免干擾問(wèn)題。 時(shí)間 時(shí)間對天線(xiàn)的設計是必須的，就算是前期有過(guò)詳細的評估，在得到實(shí)物后一定是需要一定的時(shí)間來(lái)調試與測量天線(xiàn)的輻射接收性能。 天線(xiàn)的調試大致分以下幾個(gè)環(huán)節： 1、天線(xiàn)設計方案的定奪：任何機型，在設計初期一定會(huì )有一個(gè)在該特種結構下的最優(yōu)方案，把最合理的設計方案做為第一設計思考，往往會(huì )起到意想不到的 效果。因為天線(xiàn)設計工程師可以充分利用他的成功設計過(guò)的經(jīng)驗來(lái)設計新的案件，往往該方案會(huì )形成一種實(shí)用的設計習慣。當然我們在設計的初期，會(huì )提供多套方案 工設計調試。 2、天線(xiàn)之無(wú)源性能之調試：無(wú)源性能定義為基本的天線(xiàn)結構及饋電的考量，基本的參數指標有天線(xiàn)的固有阻抗，返回損失，發(fā)射系數，電壓駐波比，天線(xiàn)的 增益與方向性系數等等，調試周期約需要2-3個(gè)工作日。該環(huán)節主要是針對特定的空間環(huán)境下，通過(guò)不同的天線(xiàn)的設計構造，來(lái)使天線(xiàn)的綜合輻射性能達到最優(yōu)。 其中主要考量的是天線(xiàn)的方向性系數與平均增益(因為手機天線(xiàn)是負責射頻終端的信號發(fā)射與接收，手機天線(xiàn)不能有太高的方向性，負責不利于手機在多路徑效應下 的信號保真度)。同時(shí)通過(guò)一定的實(shí)驗做好多種設計方案下的調節趨勢，以便后期的動(dòng)態(tài)有源性能的優(yōu)化，以便縮短天線(xiàn)的研發(fā)周期。 3、天線(xiàn)之有源性能之測試與優(yōu)化：有源性能指的是天線(xiàn)負載在手機射頻終端，手機發(fā)射接受電路給天線(xiàn)渡口足夠的能量的前提下，手機總體的輻射與接收性 能，還包括手機的頻率誤差、相位誤差以及諧振平衡等指標。該測試環(huán)節是在天線(xiàn)本身有一定的增益及輻射效率的前提下，對天線(xiàn)與接收電路匹配的一個(gè)重要的環(huán) 節。細言之，天線(xiàn)的諧振正常，增益可以滿(mǎn)足基本的要求，不一定負載電路后會(huì )有很好的接收效果。 手機天線(xiàn)的設計還是基于基本的微帶天線(xiàn)的設計原理，微帶天線(xiàn) 的諧振帶寬在0.8GHz—2GHz頻段是不可能設計到10%的，一般的設計形式只有7%左右，也就是說(shuō)在一定的帶寬范圍內，一定會(huì )存在一個(gè)阻抗調整的問(wèn) 題。 阻抗一般的基本方法有：修改天線(xiàn)端口的匹配網(wǎng)絡(luò );修改天線(xiàn)的饋點(diǎn)方式，修改天線(xiàn)的諧振路徑的長(cháng)度及寬度等等。良好的輻射接收性能需要足夠細致的阻抗細 致的調整工作。一般我司基本是通過(guò)高精度的匹配仿真軟件與實(shí)際參數調整結合來(lái)完成這一重要的環(huán)節。通過(guò)標準實(shí)驗室的綜合性能測試我們基本可以認定該天線(xiàn)在 實(shí)際使用環(huán)境下的通話(huà)質(zhì)量。 4、天線(xiàn)工程樣品的制作與性能確認: 該環(huán)節是把前期的實(shí)驗結果以實(shí)物的形式反饋給客戶(hù)，工程樣品的制作務(wù)必要有高精度的制作工具及工藝。 5、客戶(hù)驗證天線(xiàn)后,參考客戶(hù)的驗證結論，對天線(xiàn)的性能稍做一些調整。以期進(jìn)一步的完善。天線(xiàn)設計是一個(gè)注重細節處理的工作，需要在一定的基礎上做性能的最終調整。 完整的設計一款手機天線(xiàn)的周期大慨是在5天左右。而手機設計公司正式開(kāi)始導入天線(xiàn)的設計時(shí)間是在第一次試生產(chǎn)后，因此天線(xiàn)往往會(huì )因為急于量產(chǎn)而加快天線(xiàn)的設計進(jìn)程。沒(méi)有足夠的實(shí)驗時(shí)間，對天線(xiàn)的設計是不利的。 微波天線(xiàn)的設計需要相關(guān)的軟硬件配套 1.高精度的測試儀器(網(wǎng)絡(luò )分析儀，綜合測試儀，頻譜分析儀); 2.模擬自由空間測試環(huán)境(深圳最大的標準暗室，空間大小8X4X4，雙軸雙極化三維測試); 3.先進(jìn)的天線(xiàn)仿真軟件(Ansoft HFSS10.0, Zeland IE3D,agilent ADS, microwave office2005) 天線(xiàn)的可批量種類(lèi) 天線(xiàn)設計調試完成后，將轉化到天線(xiàn)的可批量設計。目前天線(xiàn)行業(yè)應用最多的天線(xiàn)結構還是天線(xiàn)支架與天線(xiàn)金屬輻射體的結構。該結構最早由NOKIA廣泛應用，該種結構形式制作精度稍低，但有良好的可制作性，裝配簡(jiǎn)單，工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)。下面是基本的天線(xiàn)設計結構的一個(gè)描述; 天線(xiàn)批量的不同的實(shí)現形式，對天線(xiàn)的性能并沒(méi)有太大的影響，主要的不足是在快速量產(chǎn)的周期內，難度大的工藝制造工藝無(wú)法滿(mǎn)足需求的時(shí)間。 天線(xiàn)設計前沿： 1、低姿態(tài)，低剖面的天線(xiàn)的廣泛應用。 該種天線(xiàn)的設計形式是在普通的PIFA天線(xiàn)的基礎上改進(jìn)而成，在更底的剖面完成的設計，該種設計思路借鑒PIFA與MONOPOLE 的優(yōu)缺點(diǎn)，廣泛應用與超薄機型以及空間比較緊的機型。該類(lèi)型的天線(xiàn)已經(jīng)被SUMSUNG 等大公司采用，并有良好的輻射接受效果。高輻射效率,抗干擾能力強的手機天線(xiàn)將會(huì )是近期設計的重點(diǎn),在一定的環(huán)境中,如何提高天線(xiàn)的抗干擾能力呢? 2、未來(lái)手機將發(fā)展成為有更多的NOTEBOOK的特性，在很小的空間內多支天線(xiàn)的共存,同時(shí)UWB超寬帶天線(xiàn)將會(huì )有更大的空間。一般形式的UWB 天線(xiàn)可以實(shí)現在0.4GHz-3.5GHz的工作范圍,但是該天線(xiàn)有一缺點(diǎn)是設計結構相當的復雜,可實(shí)現性不強,需要外圍制造公司有更高的技術(shù)能力,相信 在未來(lái)1-2年內可以廣泛應用在移動(dòng)終端中.當然UWB天線(xiàn)的實(shí)行市場(chǎng)化還需要良好的阻抗分支及匹配網(wǎng)絡(luò )的設計.手機在近期將會(huì )把GPS、DVB- Digital Video Broadcasting、WIMAX、WIFI等新技術(shù)鈉入其中，增加手機的賣(mài)點(diǎn)。這些功能將對天線(xiàn)的性能有更高的要求。GPS天線(xiàn)要求有一定的圓極 化，DVB數字電視天線(xiàn)將要求有更高的工作頻寬及接收性能。而且這些天線(xiàn)存在一定的相互干擾因素，在后期實(shí)現過(guò)程中會(huì )出現一些問(wèn)題。 WiMAX究竟發(fā)展性如何?事實(shí)上，受到3G基礎建設已經(jīng)相當完善的鉗制，WiMAX起不起得來(lái)一直是一個(gè)問(wèn)號;兩者有沖突是不爭的事 實(shí)，WiMAX的發(fā)展在新興國家有機會(huì )，否則就要靠政府主導。3G和WiMAX兩者特性不同，3G長(cháng)于行動(dòng)能力的處理，WiMAX則以頻寬大、傳輸速度快 見(jiàn)長(cháng);因此可以看到，GSM到3G乃至HSDPA一連串的發(fā)展，都是以增加傳輸速度為主要方向;而WiMAX從802.16d到802.16e的發(fā)展，則 是著(zhù)眼于高速之下傳輸會(huì )出現問(wèn)題，因此要強化行動(dòng)的能力。然而以目前的發(fā)展來(lái)看，WiMAX在data的傳輸上較具優(yōu)勢;而且計費方式，3G以通話(huà)費來(lái) 計，而WiMAX采用固定費;長(cháng)期來(lái)看，WiMAX還是比較看好。 3、主動(dòng)天線(xiàn)能夠自動(dòng)切換頻段 目前手機天線(xiàn)基本上是用被動(dòng)天線(xiàn)形式設計，微帶天線(xiàn)有它的不足，現階段愈是高階的手機，支持的頻段愈多，4頻或5頻手機就很風(fēng)行;然而使用上，其實(shí) 不管在哪里，都只有使用到單頻而已，其它3頻就是浪費，尤其對于手機愈做愈小的需求上，更可以思考是否有改善空間?事實(shí)上，若強化天線(xiàn)技術(shù)，這種浪費是可 以改變的，友金因而投入開(kāi)發(fā)主動(dòng)天線(xiàn)技術(shù)，能夠隨需求切換不同的頻段，屆時(shí)手機天線(xiàn)僅需提供單頻，就不需要內建4頻天線(xiàn)模塊。 結語(yǔ) 天線(xiàn)設計是手機設計成功鏈中的一個(gè)不可或缺的環(huán)節,天線(xiàn)性能的好壞直接會(huì )導致諸多的問(wèn)題,期望手機設計公司多參考天線(xiàn)設計公司的意見(jiàn),全民提高,把國產(chǎn)手機的輻射性能做到更好,有利于民族企業(yè)的發(fā)展, 更有利于百姓的使用。 |
