1. 简介
该文档是上海慧翰信息技术有限公司推出的蓝牙模块的硬件设计经验总结，适用于本公司的各个型号模块的硬件设计参考，敬请按型号区分要点。如有何问题，请直接与本公司的工程师联系，您将会得到更详细的说明。
2. 天线设计
2.1 PIFA天线设计
该天线设计适用于FLC-BTMDC705及FLC-BTMDC732模块的设计。
2.1.1 尺寸要求
该天线是经过调频特性的理论计算得出的尺寸大小，并经过实际设计验证的经验值，跟板材及环境都有关系。按如下规格设计最远距离（无遮挡）可达20米。
图 1
2.1.2 布线要求
首先，建议将天线按尺寸设计成元件封装，方便摆放及后续项目设计，并可以防止拖动造成尺寸大小变化，而来回修改。其次，该天线是与地线连接的，天线有效部分的周围及其下层（即背面）不应用有元器、布线，更不应该铺铜，否则影响信号发射和接收，甚至无法正常工作。第三，该天线的接地点要求大面积接地，并多打过孔。第四，该天线要求设计在PCB板的板边，尽量朝前面板，并要求周围避开铁质结构件。
2.1.3 板材要求
板材请选用：FR4，介电常数为4.2
2.2 外引天线设计
请断开PIFA天线的连接电路，并用10pF的电容连接外引天线。外引天线的线材要求采用50欧高频屏敝电缆，并在尾部去掉3CM长的屏敝层。线头的中间信号线焊接在天线输出端，而屏敝铁线也应该焊在就近地线位置，该天线尾部应放置于前面板靠前位置或者引至铁壳之外。
手机内置天线设计 在手机制造商中，为什么大家公认NOKIA的手机信号好呢？为什么大家都认为MOTO的手机信号好且性能稳定呢？主要原因是NOKIA和MOTO等大公司在天线与RF方面的设计流程的理念与国内厂商不一样。像MOTO公司所要主张的那样，手机设计首先要保证信号好，即RF性能好；其次要保证音频性能好，话都听不清打什么电话呢？所以，在他们的初期方案中就包含了与天线相关的基于外观、主板、结构等的总体环境设计。由于外观、主板、结构、天线是作为一个整体，提供给天线的预留空间及内部的RF环境十分合理，所以天线性能优越也在情理之中。 反观国内的手机设计，负责项目管理和主持项目设计的人员对天线的认识不足，同时受结构方案和外形至上的制约，到最后来“配”天线，对天线的调试匹配占了整个天线设计流程的大部份时间，这与包含天线的整体方案设计有本质的区别，往往就导致留给天线的面积和体积不足，或在天线下面安置喇叭、摄像头、马达、FPC 排线等元件，造成天线性能下降。实际上，如果在方案预研和总体设计阶段，让RF 与天线方面的技术人员有效参与进来，进行有效的RF和天线设计沟通和评估，ID、结构、RF设计兼顾天线和整体性能，那么设计出优质的手机产品有什么难的呢？ 一、内置天线对于手机整体设计的通用要求 主板 a.布线在关联RF的布线时要注意转弯处运用45度角走线或圆弧处理，做好铺地隔离和走线的特性阻抗仿真。同时RF地要合理设计，RF信号走线的参考地平面要找对（六层板目前的大部份以第三层做完整的地参考面），并保证RF信号走线时信号回流路径最短，并且RF信号线与地之间的相应层没有其它走线影响它（主要是方便PCB布线的微带线阻抗的计算和仿真）。PCB板和地的边缘要打“地墙”。从RF模块引出的天线馈源微带线，为防止走线阻抗难以控制，减少损耗，不要布在PCB的中间层，设计在TOP面为宜，其参考层应该是完整地参考面。并且在与屏蔽盒交叉处屏蔽盒要做开槽避让设计，以防短路和旁路耦合。天线RF馈电焊盘应采用圆角矩形盘，通常尺寸为3×4mm，焊盘含周边≥0.8mm的面积下PCB所有层面不布铜。双馈点时RF与地焊盘的中心距应在4～5mm之间。 b.布板RF模块附近避免安置一些零散的非屏蔽元件，屏蔽盒尽量规整一体，同时少开散热孔。最忌讳长条形状孔槽。含金属结构的元件，如喇叭、马达、摄像头基板等金属要尽量接地。对于折叠和滑盖机，应避免设计长度较长的FPC（FPC 走线的时钟信号及其倍频容易成为带内杂散干扰），最好两面加接地屏蔽层。 c.常见问题 对于传导接收灵敏已经满足要求（或非常优秀）但整机接收灵敏度差的情况，特别是PIFA天线，其辐射体的面积和形式还是对辐射接收灵敏度有一定的影响，可以在天线方面做改进。 整机杂散问题原因在于天线的空间辐射被主板的金属元件（包括机壳上天线附近的
蓝牙天线 蓝牙可以是一种低成本、低功率以及短距离无线通讯的技术，可以广泛的应用在任何个人行动通讯设备上。而随着1999年1.0版蓝牙规范的正式制订，一场短距离无线通讯网路的革命似乎已经展开，而由蓝牙概念所发展出来的无线个人局域网络(Personal Area Network, PAN)也正式成立。 到目前为止，由于市面上所推出的蓝牙相关产品尚未完全普及，「蓝牙」这个让人耳熟能详的名词在产品应用上还是给人有「犹抱琵琶半遮面」的感觉。探究其产品尚未全面化推出的原因除了蓝牙规范尚未完全底定外(2.0版正在发展中)；另一重要的因素则是整个蓝牙模块的价格仍然居高不下，使得蓝牙产品的售价偏高，以Ericsson所推出的蓝牙耳机为例，其预估的售价便高达200美元左右。于是，降低模块的价格便成了蓝牙芯片提供厂商与外围组件制造厂商致力发展的方向。 「天线」，是在无线通讯系统中用来传送与接收电磁波能量的重要必备组件。由于目前技术尚无法将天线整合至半导体制程的芯片中，故在蓝牙模块里除了核心的系统芯片外，天线是另一具有影响蓝牙模块传输特性的关键性组件。在各种不同的蓝牙应用产品中，所使用的天线设计方法与制作材质也不尽相同。选用适当的天线除了有助于搭配产品的外型以及提升蓝牙模块的传输特性外，还可以更进一步降低整个蓝牙模块的成本。这是提供给蓝牙系统厂商在寻求低价格的系统芯片外，另一个可能降低模块成本的考量方向。在本文中将介绍蓝牙天线的设计考量、相关重要参数、蓝牙天线的种类以及在产品上的应用考量。 重要的天线参数 天线最主要的功能在于转换传播介质中(通常是空气介质)辐射电磁波能量与收发机所送出或收到的能量。在能量转换的过程中，会出现有收发机与天线及天线与传播介质之间的不连续接口。在无线通讯系统中，天线必须依照这两个接口的特性来做适当的设计，以使得收发机、天线以及传播介质之间形成一个连续的能量传输路径，如此便可以顺利的将发射机的能量藉由发射天线辐射到传播介质中，并藉由接收天线将辐射电磁波的能量传送到接收机端。为了能够说明这两个接口的各项特性，图1列出了一些重要的参数，以下就这些参数的定义加以说明： 天线输入阻抗(Input Impedance) 天线的输入阻抗是以收发机与天线间的接口往天线端看入所得到的阻抗值。为了让天线与收发机电路间达到阻抗匹配(Impedance Matching)以降低因不匹配现象所造成的反射损失(Return Loss)，故天线的输入阻抗必须与收发机电路的输出阻抗互相匹配，如此一来才不至于使得大部份能量在天线与收发机之间就损耗掉。以一般的天线设计来说，通常输入阻抗是无法做大范围的改变。最普遍的设计方式是将天线的输入阻抗设计在一般电路中所常使用的50奥姆，如此便可以与收发机电路的输出阻抗达到50奥姆匹配。但是在特殊的收发机电路设计中，输出阻抗不一定会是50奥姆，此时便需在收发机电路与天线输入端之间设计一个外加的阻抗匹配网络来将天线的输入阻抗值转换到收发机的输出阻抗值。
手机内置天线慎用FPC 目前，研发和生产的手机内置天线绝大多数是由金属弹片和塑料支架组成。此种结构形式可以保证安装可靠、天线性能稳定。其缺点是： 需要开发和制作五金及塑料模具，制作周期长，费用较高。制作一套连续冲五金模具最快也要五至六天，制作一套塑胶模具最快也要六至七天。通常情况，一套五金加塑胶模具总费用在万元以上。为了缩短研发周期，规避产品研发失败而产生的模具费用损失，人们尝试用FPC（柔性线路板）代替五金弹片甚至代替天线支架，取消传统的热熔工艺，用不干胶直接粘在手机外壳（或天线支架）上。此种简单、快捷的天线生产工艺到底怎样呢？ 近年来，我们总计生产了几十套FPC天线，根据我们对此种天线质量的分析和对最早使用该种天线的手机生产商调查，我们的结论是： 使用FPC粘到手机外壳（或支架）的天线，存在一定质量隐患。每家FPC 厂都是用生产普通线路板的流程来生产天线，从FPC投料到天线出厂检验很难做到像五金和塑料天线一样规范化操作，生产标准、生产工艺无法控制，更难保证各批次性能一致。如果确实需要使用FPC则必须在设计、生产和检验中应该注意如下问题： （一）在FPC天线中不干胶是重要固定材料，优良的永久性粘胶剂、合适的粘贴工艺是该天线质量的重要保证。然而，天线厂对于选用良好不干胶、不干胶的成分合成、不干胶的使用方法等了解甚少，或者可说是束手无策，形成完全依赖FPC线路板厂，失去质量控制，这种状态必须改变。 1。不同的被粘贴物表面对粘贴影响很大，粗燥的被粘贴物表面就需要粘度较强的粘胶剂，不然天线容易翘起即粘性不如人意。 2。被粘贴表面有平面和曲面之分，如果天线设计具有一定弧度则必须具有很强的粘合力。 3。FPC基材的柔性对于不干胶的粘合非常重要，特别是天线弧度较大时则必须有很好的柔性，否则，这款天线在短期内就会发生性能变化。较薄的基材有较好的柔性，然而这与天线性能存在矛盾。
2.4GHz Inverted-F and Meander Line Antennas Application Note
May 2007
CSR Cambridge Science Park Milton Road Cambridge CB4 0WH United Kingdom Registered in England 4187346 Tel: +44 (0)1223 692000 Fax: +44 (0)1223 692001 https://www.doczj.com/doc/025643298.html,
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CS-101512-ANP2
Contents
Contents
1 2 3 4 5 6 7 8 9 Introduction .................................................................................................................................................... 3 Inverted-F Antenna ........................................................................................................................................ 4 Meander Line Antenna................................................................................................................................... 5 Real Designs .................................................................................................................................................. 6 Proximity to Metal Objects ............................................................................................................................ 7 Proximity to Dielectric Materials................................................................................................................... 8
2.4GHz Inverted-F and Meander Line Antennas
Network Analyser........................................................................................................................................... 9 Final Tuning.................................................................................................................................................. 10 Conclusion ................................................................................................................................................... 12
Terms and Definitions ........................................................................................................................................ 13 Document History ............................................................................................................................................... 14
List of Figures Figure 2.1: Inverted-F Antenna ............................................................................................................................... 4 Figure 3.1: Meander Line Antenna.......................................................................................................................... 5 Figure 3.2: Input Impedance of Two Meander Line Antennas................................................................................. 5 Figure 4.1: Approximate Dimensions of Inverted-F Antenna................................................................................... 6 Figure 4.2: Approximate Dimensions of Meander Line Antenna ............................................................................. 6 Figure 7.1: Preparation Before Measurement ......................................................................................................... 9 Figure 7.2: Assembled System Ready to Measure ................................................................................................. 9 Figure 8.1: Locating Product in Far Field of Antenna ............................................................................................ 10 Figure 8.2: Final Tuning Procedure....................................................................................................................... 11
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通信工程专业实训 题目：手机内置天线的设计 专业：通信2班 学号：1167119226 姓名：李盼 指导老师：杜永兴 分数：_________________
目录 摘要： 关键字： 第一章：背景介绍 第二章：实训过程记录第三章：实训结论 第四章：实训总结 第五章：参考文献
摘要：现在的电子通讯技术飞速发展，随着技术可经济的推进，人们对手机的要求越来越高，然而手机的基本功能就是打电话，而对手机的内置天线要求就更高难度更大，小型化，并且能工作在不同的频段下，文中主要研究双频手机PIFA天线。采用了开槽的的设计方法实现了天线的双频，工作性能良好，易于实现，现在大多数手机都使用这种天线。 关键字：PIFA天线，双频，GSM,DCS,HFSS 第一章：背景介绍 1.1 移动通信对手机天线的要求 天线最主要的功能在于转换两种不同传播介质中的电磁波能量。在能量转换的过程中，会出现收发信机与天线及天线与传播介质之间的不连续接口。在无线通讯系统中，天线必须依照这两个接口的特性来做适当的设计，以使得收发信机、天线以及传播介质之间形成一个连续的能量传输路径。 移动通信手机对天线的要求： 外在要求： 天线尺寸小，重量轻，剖面低，携带方便，机械强度好 电性能要求： 水平面要求有全向辐射方向图，频带宽，效率高，增益高，受周围环境影响小，对人体辐射伤害小 1.2 手机天线的指标意义 天线输入阻抗： 天线的输入阻抗是以收发机与天线间的接口往天线端看入所得到的阻抗值。这一数值对天线的辐射效率，天线的带内增益波动，天线前端的功率容量有很大的影响。手机天线是一种驻波天线，，天线的阻抗不匹配，将导致大量的信号反射，使天线的辐射效率降低，同时由于反射的影响使得天线在宽频带内的增益有抖动，如果天线的驻波为6，手机前端的击穿电压将降为原来的1/6，而功率容量就会下降。 手机天线驻波对天线效率的影响不可不慎。 天线的驻波要求，我们目前统一要求为小于3。
引言 蓝牙是一种支持设备短距离通信(一般是1Om之内)的无线电技术，能在设备之间进行无线信息交换，其工作频段是2.4～2.483 GHz的全球通信自由频段，目前已广泛应用在移动通信设备中。天线是蓝牙无线系统中用来传送与接收电磁波能量的重要必备组件。由于目前技术尚无法将天线整合至半导体芯片中，故在蓝牙模块里除了核心的系统芯片外，天线是另一个影响蓝牙模块传输特性的关键性组件。本文给出了一款倒F型天线的设计，该天线尺寸小，设计简约，制造成本低，工作效率高，适用于蓝牙系统应用。 1 天线设计 倒F型天线是上世纪末发展起来的一种天线，具有结构简单、重量轻、可共形、制造成本低、辐射效率高、容易实现多频段工作等独特优点，因此，近几年来，倒F型天线得到了广泛的应用研究和发展。 倒F天线是在倒L天线abc的垂直元末端加上一个倒L结构edb构成。它使用附加的edb结构来调整天线和馈电同轴线的匹配。该天线具有低轮廓结构，辐射场具有水平和垂直两种极化，另外由于结构紧凑而且具有等方向辐射特性，同时其良好的接地设计可以有效提高天线的工作效率。图1所示是典型的倒F型天线结构图，该天线可以看作是e端短路，a端开路的谐振器，所以，a端电压最大，电流为零，e端电压为零，电流最大。由于倒F天线的结构中包含了接地的金属面，可以降低对射频模块中接地金属面的敏感度，因此非常适合用于片上系统。另外，由于倒F天线只需利用金属导体配合适当的馈线来调整天线短路端到接地面的位置，因而制作成本较低，可以直接与PCB电路板焊接在一起。图2所示为倒F型天线在电路板上的布置图。 倒F型天线在电路板上的布置图 2 测量基本原理 图3所示是一个网络分析仪的原理框图。在对倒F天线进行测量时，先由仪器发出扫频信号，并将该信号通过输出口送到被测设备，当信号通
第六讲手机天线类型比较和结构射频规则 一、各种手机内置天线的特点和演变过程 在常见的手机天线结构中，陶瓷介质天线由于Q值很高，带宽窄，损耗大，并且易受环境的影响而产生频率漂移，因此不推荐作为手机主天线使用，但由于其尺寸小的优势，可以用作对接收灵敏度要求不高的蓝牙天线。PCB板天线也一般仅仅是通过将外置单极子天线通过PCB过孔和PCB走线将辐射体做在PCB板上，并利用介质板的介电常数在一定程度上减小天线尺寸的形式，这种天线也由于介质板的损耗常数而产生一定的损耗，所以在大多数高端机情况下也不推荐使用，仅在少数低端机和工作频点较少的情况下才为节约成本而使用。PCB天线可作外置天线也可作内置天线。 PIFA天线自产生以来，一直到今天都一直是内置天线的主要形式，因为它尺寸较小，可以充分利用PCB板作为接地面，并通过接地片将谐振长度缩小为四分之一波长。但是随着手机小型化和集成度更高的发展要求，原有PIFA天线逐渐显示出一些对结构方面的严格限制。于是有不少业界领先的手机制造商Motorola、Samsung、Sony-Ericsson等公司逐渐改变手机天线的设计风格，改用各种变形的单极子天线设计，这样就减小了结构对天线的依赖性，增加了手机外观的灵活性。比如索爱E908的菱形天线设计，Samsung E708的城墙线（Meander）天线设计，以及Motorola V3中使用的一个金属铜棒作为天线的设计。这些新型的天线设计显示了高超的设计技巧，它们往往不易被天线其他天线厂家和手机厂家模仿，并逐渐发展成手机天线厂家之间和手机厂商之间竞争的一项核心技术。 二、PIFA天线和单极子天线的性能比较 前面我们已经分别对单极子天线和PIFA天线的一般特性进行过分析，下面我们在几种重要的特性方面比较一下两种天线性能的优劣。 1．空间结构要求 两种天线的设计对空间的预留都必须考虑Chu极限定理，但在组成上，PIFA要求必须有一个辐射单元和一个大的接地面，两者互相平行，并且辐射体和接地面之间必须有一个不小的间距。接地面和辐射体都是物理实体，它们必须位于手机上，所以对结构限制较大。采用PIFA天线手机不可能做得很薄。 而采用单极子天线进行设计，则天线仅有一个辐射体而没有地面，因此它对辐射空间的要求就仅仅是天线辐射体周围的空间而没有地面的限制，天线占用的辐射空间可以不在手机体上而在手机周围的外界空间。因此对结构的限制较小。
蓝牙天线技术分析与应用介绍
蓝牙可以是一种低成本、低功率以及短距离无线通讯的技术，可以广泛的应 用在任何个人行动通讯设备上。而随着 1999 年 1.0 版蓝牙规范的正式制订，一 场短距离无线通讯网路的革命似乎已经展开， 而由蓝牙概念所发展出来的无线个 人局域网络(Personal Area Network, PAN)也正式成立。 到目前为止，由于市面上所推出的蓝牙相关产品尚未完全普及，「蓝牙」这 个让人耳熟能详的名词在产品应用上还是给人有「犹抱琵琶半遮面」的感觉。探 究 其 产 品 尚 未 全 面 化 推 出 的 原 因 除 了 蓝 牙 规 范 尚 未 完 全 底 定 外 (2.0 版 正 在 发 展 中)； 另一 重要 的因 素 则是 整个 蓝 牙模 块的 价 格仍 然居 高 不下 ，使 得 蓝牙 产品 的 售价偏高，以 Ericsson 所推出的蓝牙耳机为例，其预估的售价便高达 200 美元 左右。于是，降低模块的价格便成了蓝牙芯片提供厂商与外围组件制造厂商致力 发展的方向。 「天线」 是在无线通讯系统中用来传送与接收电磁波能量的重要必备组件。 ， 由于目前技术尚无法将天线整合至半导体制程的芯片中， 故在蓝牙模块里除了核 心的系统芯片外，天线是另一具有影响蓝牙模块传输特性的关键性组件。在各种 不同的蓝牙应用产品中，所使用的天线设计方法与制作材质也不尽相同。选用适 当的天线除了有助于搭配产品的外型以及提升蓝牙模块的传输特性外， 还可以更 进一步降低整个蓝牙模块的成本。 这是提供给蓝牙系统厂商在寻求低价格的系统 芯片外，另一个可能降低模块成本的考量方向。在本文中将介绍蓝牙天线的设计 考量、相关重要参数、蓝牙天线的种类以及在产品上的应用考量。 重要的天线参数 天 线 最 主 要 的 功 能 在 于 转 换 传 播 介 质 中 (通 常 是 空 气 介 质 )辐 射 电 磁 波 能 量 与收发机所送出或收到的能量。在能量转换的过程中，会出现有收发机与天线及 天线与传播介质之间的不连续接口。在无线通讯系统中，天线必须依照这两个接 口的特性来做适当的设计，以使得收发机、天线以及传播介质之间形成一个连续 的能量传输路径， 如此便可以顺利的将发射机的能量藉由发射天线辐射到传播介 质中，并藉由接收天线将辐射电磁波的能量传送到接收机端。为了能够说明这两
4G智能手机天线设计的解决方案 2010年全球移动数据消费量增长了倍。这是移动数据使用量连续三年接近3倍的增幅。到2015年，全球移动数据业务量有望增长到2010年的26倍。导致这种戏剧性增长的关键因素之一是智能手机和平板电脑的快速普及。全球移动数据用户希望他们的设备在全球任何地方都能高速联网。 这种期望给网络和设备性能带来了巨大的负担。在移动数据设备中，天线是“接触”网络的唯一部件，优化天线性能变得越来越重要。然而，智能手机和平板电脑中的4G天线设计所面临的挑战十分艰巨。尽管应对这些挑战有多种可行的解决方案，但每一种都会有潜在的性能折衷。 4G天线设计挑战 有许多因素会影响手持移动通信设备的天线性能。虽然这些因素是相关的，但通常可以分成三大类：天线尺寸、多副天线之间的互耦以及设备使用模型。 天线尺寸天线尺寸取决于三个要素：工作带宽、工作频率和辐射效率。今天的带宽要求越来越高，其推动力来自美国的FCC频率分配和全球范围内的运营商漫游协议；不同地区使用不同的频段。“带宽和天线尺寸是直接相关的”且“效率和天线尺寸是直接相关的”--这通常意味着，更大尺寸的天线可以提供更大的带宽和更高的效率。 除了带宽外，天线尺寸还取决于工作频率。在北美地区，运营商V erizon Wireless和AT&T Mobility选择推广的LTE产品工作在700MHz频段，这在几年前是FCC UHF-TV再分配频段的一部分。这些新的频段（17,704-746MHz和13,746-786MHz）比北美使用的传统蜂窝频段（5,824-894MHz）要低。这个变化是巨大的，因为频率越低，波长越长，因而需要更长的天线才能保持辐射效率不变。为了保证辐射效率，天线尺寸必须做大。然而，设备系统设计人员还需要增加更大的显示器和更多的功能，因此可用的天线长度和整个体积受到极大限制，从而降低了天线带宽和效率。 天线间互耦更新的高速无线协议要求使用MIMO（多入多出）天线。MIMO要求多根天线（通常是两根）同时工作在相同频率。因此，话机设备上需要放置多根天线，这些天线要同时工作且相互不能有影响。当两根或更多天线位置靠得很近时，就会产生一种被称为互耦的现象。 举例说明，移动平台上紧邻放置两根天线。从天线1辐射出来的一部分能量将被天线2截获，截获到的能量将在天线2的终端中损耗掉，无法得到利用，这可以用系统功率附加效率（PAE）的损耗来表示。根据互换性原理，这种效应在发送和接收模式中是相同的。耦合幅度反比于天线的分隔距离。对于手机实现而言，MIMO和分集应用中工作在相同频段的天线之间的距离可以是1/10波长或以下。例如，750MHz时的自由空间波长是400mm.当间隔很小时，比如远小于一个波长，则耦合程度会很高。天线之间耦合的能量是无用的，只会降低数据吞吐量和电池寿命。 设备使用模型与传统手机相比，智能手机和平板电脑的使用模型有很大变化。除了正常工作外，这些设备还要满足电磁波能量吸收比（SAR）和助听器兼容性（HAC）法规要求。 使用模型的另一个方面是消费内容的类型。诸如大型多人在线角色扮演游戏（MMORPG）和实时视频数据流等视频密集型移动应用不断推动数据使用率飙升。据ABI Research预测，从2009年到2015年，西欧和北美地区数据使用率有望分别以42%和55%的年复合增长率（CAGR）增长。这些相似的应用正在驱动制造商生产出更大尺寸、更高分辨率的显示屏。数据使用率的提高也在悄然改变消费者对这些设备的手持方式。例如，对于游戏应用来说，使用者必须用两手紧握设备两头，而其它应用程序可能根本无需用手握住设备。 越来越大的显示屏和使用者抓握方式的改变，使得为天线辐射单元找一个不被显示屏或
蓝牙模块硬件设计指导（参考） 1.简介 该文档基于某款蓝牙模块的硬件设计经验总结，仅作硬件设计参考之用。 2.天线设计 2.1PIFA天线设计 2.1.1尺寸要求 该天线是经过调频特性的理论计算得出的尺寸大小，并经过实际设计验证的经验值，跟板材及环境都有关系。按如下规格设计最远距离（无遮挡）可达20米。 图1 2.1.2布线要求 首先，建议将天线按尺寸设计成元件封装，方便摆放及后续项目设计，并可以防止拖动造成尺寸大小变化，而来回修改。 其次，该天线是与地线连接的，天线有效部分的周围及其下层（即背面）不应用有元器、布线，更不应该铺铜，否则影响信号发射和接收，甚至无法正常工作。 第三，该天线的接地点要求大面积接地，并多打过孔。第四，该天线要求设计在PCB板的板边，尽量朝前面板，并要求周围避开铁质结构件。 2.1.3板材要求 板材请选用：FR4，介电常数为 4.2 2.2外引天线设计 请断开PIFA天线的连接电路，并用10pF的电容连接外引天线。外引天线的线材要求采用50欧高频屏敝电缆，并在尾部去掉3CM长的屏敝层。线头的中间信号线焊接在天线输出
端，而屏敝铁线也应该焊在就近地线位置，该天线尾部应放置于前面板靠前位置或者引至铁壳之外。 3.电源设计 电源的参数要求应根据具体型号的参数来设计，详细请见相应型号的SPEC文档。 注：为了保证模块的工作的稳定性及语音输出不受干扰，建议蓝牙模块独立电源供电，并保证电源稳定，输出功率符合模块的最大功耗。 另外，掉电时，要保证蓝牙的掉电完全（即保证掉电电压可以小于 1.5V超50mS）；实在无法满足条件，请加进复位芯片对模块复位引脚进行复位电平控制。 建议：主控CPU增加对蓝牙模块的电源控制，即可保证模块掉电完全，也可避免蓝牙模块的状态与CPU的状态不一置。 4.音频电路设计 音频电路的设计直接影响到蓝牙模块输的音质指标，所以，应独立区分布线，保证音频信号的完整性。 4.1差分输出设计要求 有的模块音频输出是差分信号输出，需要外部加差分信号转单端信号电路。如下图所示： 图2 其中，差分线的布板走线应尽量短且等长，做好地线屏敝工作，避免其信号线干扰。 第二，其接地网络应与目标系统的音频地（如汽车音响的功放接地点）连接之后再与大地相连，避免地线引进干扰。 第三，建议图示中所有10K电阻的精度都采用1％的。第四，保证电源的电压稳定。
KT1025X硬件说明和设计注意事项 1、首先请以提供的测试DEMO为准“BT201”模块，如果单独使用芯片，没测试过dem直接LAYOUT，此时经验不是很丰富，极有可能出现底噪。所以首先对比好厂商的测试板 注意：蓝牙音频类的产品，出现底噪或者杂音是很常见的，layout的时候请不要很随意，基础知识不牢固的，网上多学习，不要想当然的随便，结果出来杂音就是自然而然的事情 2、天线和一些元器件的封装，请直接参考DEMO模块的PCB文件，资料库里面有 3、还需要注意电源供电： (1)、BT201测试板其实也是有底噪的，只是非常小，人耳基本很难听出来而已 (2)、可以使用手机充电器供电试试，不会有大的底噪 (3)、最好用电池供电，因为电池是觉得对的直流，所以非常干净 (4)、台式电脑的USB输出就有可能产生纹波比较大，会产生底噪 (5)、板子中如果有DCDC，则也容易产生底噪，最优的供电是采用7805之类的LDO 4、如果板子有底噪，该怎么排查？ (1)、首先板子的供电，选一个干净的，最好电池供电，断开前级一切电源电路 (2)、然后接出芯片的耳机输出，用耳机听听，是否有底噪，如果没有就查后级功放电路 (3)、如果播放U盘无底噪，而播放蓝牙有底噪，这个不能说明什么问题。 本身蓝牙属于高频射频，对外就会辐射能量，底噪只能尽可能的小，不可能没有。但是好的设计，你听起来是感受不到底噪的，除非仪器去测量。 5、蓝牙底噪的改善方法： (1)、蓝牙天线和蓝牙模块尽量远离模拟电路 (2)、芯片的模拟地一定要接到电源地的输入端 (3)、检查芯片周围的接芯片脚的电容有没有问题，是否短路，或者虚焊 (4)、蓝牙部分的GND要多放过孔。 6、晶振的选型和指标要求? 由于蓝牙对频偏要求比较高，所以晶振的品质对蓝牙的性能至关重要，选型过程中 必须保证晶振的一致性和稳定性。晶振的频率偏差必须≤±10ppm，负载CL推荐12pF。 备注：晶振对地电容C102=C103?=2*CL‐（4pF~6pF），其中CL为晶振负载电容。 (1)、体积无要求的，推荐我DEMO上面的晶振，成本低，性能好 (2)、体积要求小的，推荐24M-3225的，成本稍高，性能好 建议直接用原厂配套的晶体，相信比外面随意采购的要优惠和质量保障
在移动手机里，天线直接影响了手机的可通讯能力，直接决定了手机的射接收性能，甚至 天线设计的好坏决定了该手机在市场的生存空间。在国外，品牌手机设计生产厂家普遍比较重视天线的前期研发与设计，他们多与参股与控股的形式培养一天线设计与生产研究所或专业电小天线设计公司，所以象三星，苹果等知名品牌总能在特定的环境下设计出性能优良的天线，把手机ID与一流功能完整的结合。 在国产手机中，目前只有为数不多的大公司比较重视天线的设计与制造，多数中小企业只是把天线视为普通的硬件，在空间上压缩再压缩，在性能上低劣又低劣，最终的结果是手 机的客户或终端消费者无法接受手机的“可通话”性能，导致项目的流产或重新设计，造成资源及人力的浪费及商机的流失，大大的降低了企业的综合竞争力。 专业的分析，天线性能的好坏大致由以下几个因素来影响： 空间 行业内有一絮语“多大的空间决定多少的性能”，足够的可实行空间对天线来说是必须的。关于天线的可设计空间，建议客户在方案设计前期多与天线设计工程师做深入的沟通， 了解天线的布置与潜在的问题点，以期位置的预留。天线工程师在设计过程中已经有相当 的设计经验，哪些布局对天线的设计是有利，哪些空间的对天线的性能有更大的提高，对新的方案定义是必须的。同时多参考几家天线设计公司的建议，更有利于天线空间的合理 性分配，来更完整的分配天线的空间。
关于天线的可利用空间，经常会遇到天线设计公司与手机整机商为了提高天线的性能争取天线的空间布局，只有绝少部分的设计公司会满足天线空间的基本要求，而绝大部分的设计公司会以手机完全、功能的名义尽可能的压缩天线的空间，后果是单款案件会频繁的更换天线设计公司，结果还是天线的性能达不到一定的要求、案目流产，怪恨天线设计公司的能力太差，等等。 我们都知道现在的手机天线都是偶极子天线发展演变而来的，天线不可能在无穷小的空间实现功能，天线一定需要一个相对开放宽阔的空间，可以这么的说，还没有一个人可以完成“手机天线零空间”这个课题。 EMI EMI(Electro Magnetic Interference) 在电子行业是一个普遍的问题，很多的问题点都是因为相关的处理没有很好的执行，或者深入的考虑。在手机天线由外置天线过度到内置天线的初期，很多的手机设计公司普遍遇到了手机的动态接收灵敏度的问题，可能设计的原理图与以前外置天线之PCB的原理图是一致的，但是内置天线遇到了与灵敏度的问题，因为什么? 当时一般的公司都认为是天线的问题，很少有人怀疑是自己设计的方案的问题。问题点是电路或其它的元器件对天线辐射的相互干扰，该干扰在手机动态接收过程中会影响手机的接受质量。 在误码率的参考下，导致动态灵敏度偏低。EMI的问题一般不会影响天线的辐射功率，同理不会影响天线的辐射效率，但是对天线的接收性能存在很大的隐患，因此做好电路的
蓝牙天线设计 目前最常见的蓝牙天线有偶极天线（dipole antenna）,倒 F 型天线（planar inverted F anternna）、曲流线型天线（meander line antenna）、微小型陶瓷天线（ceramic antenna）、液晶聚合体天线（lcp）和棒状天线（2.4G 频率专用）等。由于这些具有近似全向性的辐射场型以及结构简单、制作成本低的优点，所以非常适合嵌入蓝牙技术装置使用。下面主要介绍 4 种天线的设计方法。 1、倒F 型天线 倒F型天线是由于其结构与倒置的英文字母 F 相似而得名。如下 图 1 所示。其中（L+H）只有四分之一波长，而且在其结构中已经包含有接触地金属面，可以降低对模块中接地金属米难的敏感度，所以非常适合用在蓝牙模块装置中。另外一方面，由于倒 F 型天线只需要利用金属导体配合适当的馈线及天线短路到接地面的位置，故其制作成本低，而且可以直接与pcb电路板焊接在一起，一体化设计。 倒 F 型天线的天线体可以为线状或者片状，若以金属片制作则可以 为SMD（suerface-mountde device）组件焊接在电路板上达到隐藏天线的目的。此时为了支撑金属片不与接地金属面产生短路，通常会在金属片与接地面之间加入绝缘介质。当使用介电常数较高的绝缘材料还可以缩小蓝牙天线尺寸。
图 2 给出了倒 F 型天线的pcb设计封装参数。作为板载天线的一种，倒 F 型天线设计成本低但是增加了一定的体积，但是实际应用中是最长见一的一种。 倒 F 型天线是1/4 波长天线，除去其天线接入点外，其外轮廓 为L 形状。图 2 中蓝牙天线接入点与蓝牙芯片的天线引脚相连接，外轮廓L 型短边接地，天线接入点介于地和天线开放端之间。板载F型天线一般放在pcb 顶层，铺地一般放在顶层并位于天线附近，但天线周围务必不能放置地，周围应是净空区。图 3 给出了倒 F 型天线在PROTEL 中制作成板载天线的应用示范：
sward索沃德通讯技术有限公司 索沃德天线设计和测试标准 研发部及业务部培训材料 2013-07-18
天线设计前期考量 1.Pattern制式/模式 1Pattern 2.Frequency / Bandwidth频率/带宽 3. Structure/size 结构/尺寸 3Structure/size 4.VSWR/ smith 电压驻波比/史密斯图 5.Gain ( Service area )效率/增益 5Gain(Service area) 6.TRP/TIS 功率/灵敏度(主天线) 7Mechanical Strength 7.Mechanical Strength机械强度 8.Cost成本
索沃德天线分类 ? 1.WIFI天线 线 ? 2.BT天线 ? 3.2G(GSM850+EGSM+DCS+PCS)天线 43G(WCDMA+CDMA2K(EVDO)+TD-SCDMA)? 4.3G (WCDMA+CDMA2K(EVDO)+TD-SCDMA)天线? 5.GPS天线 ?目前开发项目：NFC近场天线
By Frequency Range Frequency (GHz) 0.1------0.4 0.50.60.70.80.9…….. 1.4 1.5 1.61.0433/DVB UHF L band /GPS Frequency (GHz) 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2….. 2.4 ……... 5.0 6.0 ….8.02.5433/DVB UHF GSM850/900L-band / GPS FM By Application platform
2013 International Workshop on Antenna Technology (iWAT A MIMO antenna for mobile applications Di Wu(1, S. W. Cheung(2, T.I. Yuk(2 and X.L. Sun(2 (1Department of Electronic Engineering, The City University of Hong Kong, Hong Kong andy_110.student@https://www.doczj.com/doc/025643298.html, (2Department of Electrical & Electronic Engineering, The University of Hong Kong, Pokfulam Road, Hong Kong [swcheung, tiyuk, xlsun]@eee.hku.hk Abstract — A multiband Multiple-Input Multiple-Output (MIMO antenna for mobile phones applications in the next generation is proposed. The proposed MIMO antenna consists of two identical elements, each having three branches to generate two frequency bands, a wide higher and narrow lower frequency bands. Simulation results show that these two frequency bands can cover the lower band for Long–Term Evolution (LTE, the DCS1800, PCS1900 and UMTS-2100 bands, the Wibro Band, the 2.4-GHz band for the WLAN system and also the upper band for the WiMAX. By cutting a slit on the printed circuit board (PCB serving the ground plane, a great enhancement of isolation between the two antenna elements can be achieved for the two frequency bands. Index Terms—MIMO antennas, multiband antenna, isolation, Long–Term Evolution (LTE, mobile terminals, slit, WiMax, WLAN I. I NTRODUCTION Multiple-Input Multiple Output (MIMO technology has been considered as one of the attractive methods to fulfill the ever-increasing demand for wireless channel capacity,