1、大显天线基础知识 2011.09.21,目录：1、天线基础知识2、公司仪器3、研发流程4、天线调试5、报告与承认书6、手机天线的两种形式7、天线的组成8、手机天线的评估,1.天线基本知识1.1 天线的定义： 天线就是发射或接收系统中设计用来辐射或接收电磁波的那部分。 1.2 天线的分类：按外观分类：外置式和内置式。按结构分类：固定式(内外模)，组装式(TOP+主体)，TOP+内模等。按频段分类：450MHz，CDMA(824-849MHz)，GSM800(824894MHz),GSM(880-960MHz)，DCS(1710-1880MHz)，PCS(1850-1990MHz)，3G(1920
2、-2170MHz),1.3、天线的性能参数目前天线的测试参数主要有：反射损耗(return loss)，驻波(VSWR)，增益(Gain)，Smith chart，灵敏度，效率，SAR。而我公司目前能提供的有反射损耗，驻波，增益，smith chart和灵敏度。1.3.1 反射损耗 当馈线和天线匹配时，馈线上没有反射波，只有入射波，即馈线上传输的只有向天线方向行进的波。这时，馈线上各处的电压幅度与电流幅度都相等，馈线上任意一点的阻抗都等于它的特性阻抗。 而当天线和馈线不匹配时，也就是天线阻抗不等于馈线特性阻抗时，负载就只能吸收馈线上传输的部分高频能量，而不能全部吸收，未被吸收的那部分能量将反射
3、回去形成反射波。 RL=10log(Preturn/Pin),1.3.2 驻波 在不匹配的情况下，馈线上同时存在入射波和反射波。在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Vmax，形成波腹；而在入射波反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Vmin，形成波节。其他各点的振幅值则介于波腹和波节之间。这种合成波成为行驻波。 VSWR=Vmax/Vmin VSWR越大，反射越大，匹配越差。反射损耗和驻波的换算关系如下：RL=20log(VSWR-1)/(VSWR+1),1.3.3 增益增益是指：在输入功率相等的情况下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的功率密度之比。
4、它定量的描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。换言之，某天线的增益，就其最大辐射方向上的辐射效果来说，与无方向性的理想点源相比，把输入功率放大的倍数。通常计算天线的最大增益。,天线的增益一般分为E面和H面，E面指的是天线的电场面，H面指的是天线的磁场面。下图是对称振子的立体辐射图和E面和H面的增益图。,1.3.4Smith chartSmith chart是表征微波器件的阻抗特性的工具。它适用于任何特性阻抗的系统，通常的系统特性阻抗为Z0=50或Z0=75。Smith chart通常为归一化的表达方式。即Z=ZL/Z0,1.
5、3.5 天线效率（Radiation Efficiency） 天线的辐射效率是天线的辐射功率与天线的输入功率的比值。Er=Pr/Pin=Rr/RA其中Rr为天线的辐射阻抗，RA为天线的总的阻抗。1.4 天线匹配网络（Antenna Matching Network） 什么叫匹配？简单的说，馈线终端所接负载阻抗ZL，等于馈线特性阻抗Z0，称为馈线终端是匹配连接的。匹配时，馈线上只存在传向终端负载的入射波，而没有由终端负载所产生的反射波，因此，当天线作为终端负载时，匹配能保证天线取得全部信号功率。 如果天线振子直径较粗，天线输入阻抗随频率的变化较小，容易和馈线保持匹配，这时天线的工作频率范围较宽。
6、反之，则较窄。 在实际工作中，天线的输入阻抗还会受到周围物体的影响。在手机天线的实际中经常遇到天线受手机翻盖或天线周围金属器件的影响。 天线的匹配网络一般采用L型或型电路，最理想的是天线自匹配。,1.5 手机天线天线的性能要求 到目前为止，手机天线都是没有一个确切的标准的！至于客户所要的标准，只是一些经验标准！ 1.5.1.TRP(total radiated power):通过对整个辐射球面的发射功率进行面积分并取平均得到。它反映手机整机的发射功率情况，跟手机在传导情况下的发射功率和天线辐射性能相关。 1.5.2.TIS(total isotropic sensitivity):反映在整个辐
7、射球面手机接收灵敏度指标的情况，也跟手机的传导灵敏度和天线的辐射性能有关TRP和TIS的标准：一般的手机公司现在都需要提供TRP和TIS的数值，那TRPTIS的数值达到什么样的要求可以满足客户的要求，就需要看客户的标准了。公司内部标准： TRP（GSM)27dB TRP（DCS,PCS)25dB TIS-103dB但是也有公司对要求特别高的，如国虹等公司，他们公司的一般都是：A. TRP(GSM)26dB TIS-102dB(A类标准不出货）B. TRP(GSM)27dB TIS-104dBC. TRP(GSM)28dB TIS-105dB,2.公司仪器 2.11.TheEquipmentof
8、ActiveTest 1. Satimo 3D Chamber 644(m) 2. Agilent 8960 E5515c 两台，CMU200 两台 3. Network analyzer-R&S ZVL 八台,3、研发流程图手机天线的研发流程：3.1客户要求我方进行某机种手机天线研发，提供大致天线结构图纸和天线数据资料，包括频段，匹配等。经我方项目和RF工程师研究确认可行后，通知业务立项。3.2 业务发出立项申请，项目部门立项后转入研发部门，分配给相关工程师3.3 MD工程师根据RF提供的手工样设计出图，尽快打样，需要RF在确认电性能。 3.4工程师未拿到最终的手机前，根据手板机先出结构样，
9、确认结构和可靠性。工程师已拿到手机，需尽快调试出频率和结构样，数据整理成报告，样品和报告发给项目及相关负责人。如果性能基本满足客户的要求完后，根据客户的要求，开始制样。3.5工程师将调试结果整理记入项目状态表，以备查询，同时密切配合业务，项目，等客户反馈消息。3.6收到客户反馈消息后，及时根据反馈制定改善措施，改善后继续送样。重复上述过程，直至客户承认。3.7得到客户反馈承认消息后，工程师需尽快提供承认书；察看项目状态表，检验合格后做样品承认；将承认样品和频段参数提供给生技工程师，制作简易治具。3.8开模后的样品，需要RF工程师在此验证性能，配合其他部门工程师准备试生产。3.9试生产合格后，工
10、程师将样品保存。,4. 天线的调试天线的调试是个复杂的过程，有常用的方法规律，也有时候不依常理，所以需要精确判断，灵活思考，经验的积累至关重要。简单介绍调试的方法：4.1.从项目领取手机，按照本文所示方法做成治具。现做无源调试，通过网络分析仪看驻波和回损。4.2.在通过3D暗室测试效率，个性指标都能达到要求后，在通过三角锥测试2D数据。4.3.验证好2D数据后，在通过微波暗室测试3D数据，做微调后打样。4.4.一般调试时间在23天，特殊情况例外！打样时间：FPC一般是三天，特例为两天，不锈钢为一天！开支架模一般要8天，五金一般56天，FPC一般在4天5. 数据报告和承认书手机天线调整完毕后，要
11、根据样品统计测试数据，整理成报告。一般报告中需要统计的数据图纸有回损，驻波，Smith chart，匹配图，增益，方向图，有时根据客户需要加上灵敏度数据。在客户承认样品后，我们需要提供承认书给客户，承认书除了报告上需要提供的数据图纸外，还要加上我们量产时的标准(Spec)，结构方面的天线示意图，可靠性报告等资料。,6.手机天线的两种形式手机天线目前包括两种形式，分别为IFA/MONOPOLE,其中IFA最常见的是PIFA。下面就简单介绍一下：PIFA天线基本注意： 1：天线空间一般要求预留空间：W ，L，H其中W（15-25mm）L(35-45mm),H(6-8mm) 其中H和天线谐振频率的带
12、宽密切相关。W、L决定天线最低频率 20mm30mm7mm。 双频（GSM/DCS）：600 68mm 三频（GSM/DCS/PCS）：700 78mm 满足以上需求则GSM频段一般可能达10dBi，DCS/PCS则01dBi。当然高度越高越好，带宽性能得到保证。 2：内置天线周围七毫米内正下方不能有马达，SPEAKER，RECEIVER 等较大金属物体。有时候有摄相头出现，这时候应该把天线这块挖空，尽量做好摄相头FPC的屏蔽（镀银浆）否则会影响到接收灵敏度。 3：内置天线附近的结构件（面）不要喷涂导电漆等导电物质。 4：手机天线区域附近不要做电镀工艺以及避免设计金属装饰件等。 5：内置天线正
13、上、下方不能有与FPC 重合部分，且相互边缘距离七毫米以上。 6：内置天线与手机电池的间距应在5mm 以上。 7：手机PCB的长度对PIFA天线的性能有重要的影响，目前直板机天线长度75-105mm之间这个水平， 8：馈点的焊盘应该不小于2mm*3mm;馈点应该靠边缘。 9. 天线区域可适当开些定位孔！ 10 在目前的有些超薄的滑盖机中，由于天线高度不够，可以通过挖空PIFA天线下方主板的地，然后在其背面在加一个金属的片，起到一个参考地的作用，达到满足设计带宽的要求。,MONOPOLE 这个天线适合做超薄机 。具体要求如下： 1.内置天线周围七毫米内不能有马达，SPEAKER，RECEIVER
14、 等较大金属物体。 2.天线的宽度应该不小于15m； 3.内置天线附近的结构件（面）不要喷涂导电漆等导电物质。 4.手机天线区域附近不要做电镀工艺以及避免设计金属装饰件等。 5.内置天线正上、下方不能有与FPC 重合部分，且相互边缘距离七毫米以上。 6.内置天线与手机电池的间距应在5mm 以上。 7：Monopole必须净空，平面结构下不能有PCB的Ground，一般内置天线必须必须离主板3mm（水平方向）,在天线正下放到地的高度必须保证在5mm（垂直方向）以上，可以把主板天线区域的地挖空，目前在超薄的直板机上基本上是满足这个要求， 8：由于MONOPOLE没有参考地，SAR一般比PIFA天线
15、大，这是测试的难点，但是效率比PIFA天线高。,7. 天线的组成： 7.1.单弹片/FPC/LDS：,a.单弹片,弹片直接出货，由客户组装在机壳或者支架上。,b.单FPC,FPC直接出货，由客户组装在机壳或者支架上。,c.LDS,LDS是有我方提供，直接出货,7.2.支架+弹片/FPC/LDS：,a.支架+弹片：采用热熔柱固定。,b.支架+FPC：FPC自带双面胶粘贴固定。,C.支架+LDS：采用镭雕工艺。,d.壳体+LDS：采用镭雕工艺,7.3.机壳+弹片/FPC：,a.机壳+弹片：弹片热熔在机壳上。 每批提供生产损耗。 每批生产时给出调机用的机壳。 由客户提供出货包装,b.机壳+FPC：F
16、PC粘贴在机壳上。 每批提供生产损耗。 由客户提供出货包装,天线的生产流程,1、客户下单,2、PMC下物料需求,3、采购下采购定单,4、供应商生产并交货,5、仓库暂收并通知IQC检验,6、IQC检验,7、PMC下达生产指令,8、生产领料,9、生产排线,A、检验包装,B、对采购单,C、抽样按AQL,D、检验样品外观,E、检验样品尺寸及功能,F、良品办入库,A、检查支架和弹片,B 、弹片与支架组装,C 、热熔,D 、全检,11、批量生产,12、巡检IPQC,13、（生产作业员检，全检外观）,14、送检,15、抽样并全检电性能一人一台机，1分钟只能6-8个,16、通知生产包装,17、包装完后入库之前FQC抽检,18、入库,19、销售通知出货,20、OQC检查,21、车送货，或者快递,天线的生产流程,10、首检 IPQC, 最简单的一款天线需经过30道工序才能送到客户手中。,8.手机天线评估要求：,1.提供天线区域的完整3D图。,2.提供工艺图或者指出天线区域哪些配件为金属件。,3.天线评估频段：双频/四频/CDMA/带蓝牙/WIFI等等。,培训到此结束，感谢大家参加。,
