金属框手机天线设计总结专题培训课件

05
天线基础培训总结
培训内容回顾
天线基础知识
介绍了天线的定义、分类、基 本参数等，帮助学员了解天线
的基本概念和原理。
天线设计
讲解了天线设计的原则、步骤 和方法，以及如何根据实际需 求选择合适的天线类型和参数 。
天线应用
介绍了天线在通信、雷达、导 航等领域的应用，以及不同应 用场景下天线的选择和优化。
《天线基础培训》ppt 课件
contents
目录
• 天线基础知识 • 天线设计与优化 • 天线在通信系统中的应用 • 天线的新技术与未来发展 • 天线基础培训总结
01
天线基础知识
天线的定义与作用
总结词
天线的定义与作用
详细描述
天线是无线通信系统中的重要组成部分，用于接收和发送无线电波。它能够将传输线中的导行波转换为自由空间 中的电磁波，或者将自由空间中的电磁波转换为导行波。天线在通信系统中发挥着至关重要的作用，它的性能直 接影响到无线信号的接收和发送质量。
天线测量与性能评估
讲解了天线测量和性能评估的 方法、标准和实际操作，帮助 学员了解如何评估天线的性能
和质量。
培训效果评估
学员反馈
通过问卷调查和口头反馈，收集学员对培训内容、讲师、组织等方面 的意见和建议，以改进后续的培训活动。
测试与考试
对学员进行测试和考试，以评估学员对天线基础知识的掌握程度和应 用能力。
。
A
B
C
D
加强互动与交流
组织更多的互动和交流活动，鼓励学员之 间的合作和学习经验的分享，提高培训效 果和学习效率。
增加实践环节
增加更多的实践操作和实验，让学员通过 实际操作加深对理论知识的理解和掌握。

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天线理论基础知识
1.4.1 双极化天线
把垂直极化和水平极化两种极化的天线组合在一起，或者，把 +45° 极化和 -45° 极化两 种极化的天线组合在一起，就构成了一种新的天线---双极化天线。
E E
垂直极化
E
水平极化
E
+45° 极化
-45° 极化
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E E
垂直极化
水平极化
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天线理论基础知识
为什么垂直极化 天线更常用？ 前面提到：天线的极化方向与电场方向相同，当电场
强度方向垂直于地面时，此就称为垂直极化波，否则就称 为水平极化波。水平极化波传播时贴近地面，会在大地表 面形成极化电流，极化电流受大地阻抗的影响，产生热能， 使电信号迅速衰落，覆盖距离变短。垂直极化波覆盖距离 更远。
按极化方式分类：垂直极化、水平极化、交叉极化等
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天线理论基础知识
1.3 天线方向性
1.3.1 天线方向性（全向天线） 发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，基本功
能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。垂直放置的半波对称振子具有平放的 “面包圈” 形的立体方向图（图1.3.1 a）。立体方向图虽然立体感强，但绘制困 难，图1.3.1 b 与图1.3.1 c 给出了它的两个主平面方向图，平面方向图描述天线 在某指定平面上的方向性。从图1.3.1 b 可以看出，在振子的轴线方向上辐射为零， 最大辐射方向在水平面上；而从图1.3.1 c 可以看出，在水平面上各个方向上的辐 射一样大。

手机天线相关词汇
手机频段及支持功能介绍GSM--- Global System For Mobile Communications,全球移动通信系统DCS--- Digital Cellular System,数字蜂窝系统PCS--- Personal Communications Service,个人通信服务CDMA---Code Division Multiple Access,码分多址WCDMA--- Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址TD-SCDMA---Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址LTE--- Long Term Evolution,通用移动通信技术的长期演进,分为TDD-LTE和FDD-LTEWIFI--- WIreless-Fidelity,无线保真BT--- Bluetooth,蓝牙GPS--- Global Positioning System,全球定位系统AGPS--- Assisted Global Positioning System,辅助全球卫星定位系统语音方案介绍VOLTE--- Voice over LTE,基于LTE的语音业务CSFB--- Circuit Switched Fallback,电路域回落SGLTE--- Simultaneous GSM and LTE, LTE与GSM同步支持; SVLTE--- Simultaneous Voice and LTE,SVLTE&SGLTE基本是一个概念，是一种单卡双待策略，手机Байду номын сангаас入一张卡，但可以同时工作在LTE网络和2/3G网络下（如果2/3G网络是CDMA，则是SVLTE，如果2/3G网络是GSM/UTRAN的，则是SGLTE），这样数据业务使用LTE网络，语音业务用2/3G网络。可以同时工作。 CSFB则是一种单卡单待的方案，终端只能工作在一个网络下，例如工作在LTE下，当有语音来电时，通过回落的方式回到2/3G网络下工作，因此采用CSFB方案4G网络和语音是不能同时进行的，

3
介质
• 介电常数εr>=1.真空的介电常数为1. • 介电常数越大,波长就越短. • 选择高介电常数的介质可以减小天线的空
间. 但是会造成带宽比较窄,能量储存在介质 中,不利于能量的有效辐射.
4
Return Loss 和VSWR
• RTL=10log(Pout/Pin)=10logГ^2 • VSWR=(1+Г)/(1-Г)
15
Number ONE rule (首要规则)
• When designing any kind of small antenna for the mobile phone, it’s important to start designing the antenna TOGETHER with the antenna manufacturer in very early state to achieve the best possible performance, and when concerning internal antennas this is even MORE important
• TD-SCDMA 1880-1920MHz、2010-2025MHz
•
2300-2400MHz
2
电磁波
• 电磁波通常ห้องสมุดไป่ตู้的就是无线电波,它是以光的 速度传播.
• V=λ*f (v: 速度, λ: 波长 f: 频率)
例如: 900Mhz 的波长: λ= V/F =3*10^8/9*10^8=0.33m=33cm
• （请密切注意天线的高度（发射片和接地 片的距离） <=> 带宽）
18
Rule No. 4 （规则 4）

手机天线设计
精选ppt
1
调查
• 看过Antenna设计标准的请举手。
精选ppt
2
天线基本概念
• Return Loss（回波损耗S11）
精选ppt
3
天线原理
• Directionality（方向性系数）
天线辐射方向性参数。天线据此可分全向（omnidirectional）和定向（directional）。
• Internal Helix（内置螺旋天线） • Furukawa（古河） • Chipset天线
• BT&WIFI
精选ppt
13
I：假内置
• 尺寸：13mmX直径6.0
• 设计要求：1）一般放置在主板Top端，在径向方向 直径8mm的空间内不允许存有器件；
• 2）天线端部同LCD金属支架距离应大于0.8mm。避 免外观有大面积的金属效果、IMD的金属效果， Yodel IML导致效率特别低；
• Gain（增益）
天线增益定义为规定方向的天线辐射强度和参考天线 之比。
• Efficiency（效率）
Gain＝Directionality × Efficiency
Efficiency＝Output Power/Input Power
精选ppt
4
天线原理
• Polarization（极化）
天线远场处电矢量轨迹。分线极化、圆极化、椭圆极化。 一般手机外置（stubby）天线在H面接近线极化，PIFA和 Monopole极化复杂。 基站入射波为线极化，方向与地面垂直。
• 增益越高，垂直方 向波束越窄，水平 方向覆盖面积越大。
侧视 (垂直方向图)
垂直波束
dipole (with Gain)

∆ 水平波瓣宽度和垂直波瓣宽度是相互影响的，其关系式 为
32400
Ga 为天线增益G；aβ为水lo平g波瓣宽度；θ为垂直波瓣宽度。
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11
以终端设计为例
PIFA
MONOPOLE
LOOP
金属后盖
金属边框 +玻璃后盖
天线形式
馈地 电点 点
馈 电 点
馈 电 点
地 点
优点 缺点
1. 天线抗干扰 强，允许摆 放器件
D Smax S0
Pr Pro
E2 max E0 2
Pr Pro
∆ 式中Pr、Pr0分别为实际天线和无方向性 天线的辐射功率。
Radiated by Isotropic Ant. Radiated by Dipole Ant. Radiated by other Ant.
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7
技术参数
VSWR = (1+(10^RL/20)) / ((10^RL/20)-1)
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5
技术参数
➢ 增益 ∆ 定义为：在同一距离及相同输入功率的条件下,某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax(或场强 |Emax|2的平方）和理想无方向性天线(理想点源)的辐射功率密度S0（或场强|E0|2的平方）之比，记为 G。
G Smax S0
Pin Pin 0
E2 max E0 2
Pin Pin 0
∆ 式中Pin、Pin0分别为实际天线和理想无 方向性天线的输入功率。
∆ 理想无方向性天线本身的增益系数为1。
Radiated by Isotropic Ant. Radiated by Dipole Ant. Radiated by other Ant.

针对特定应用场景和需求，通过优化材料选择和制造工艺，可以实现天线性能的提升和成 本降低。例如，采用轻质高强度的复合材料可以减小天线重量，提高便携性；采用精密注 塑成型工艺可以提高塑料天线的生产效率和一致性。
05 手机天线设计挑战及解决 方案
多频段兼容问题探讨
频段覆盖需求
手机天线需覆盖多个频段，包括 2G、3G、4G和5G等，设计具有
重要性
天线性能的好坏直接影响到手机的通 信质量，包括通话效果、数据传输速 率等。因此，手机天线设计对于手机 整体性能至关重要。
手机天线类型及特点
内置天线
外置天线
内置于手机内部，不占用外部空间，外观 整洁。但可能受到手机内部其他元件的干 扰，影响信号接收和发送。
安装于手机外部，信号接收和发送效果较 好。但占用外部空间，易受到损坏。
智能化、自动化生产趋势
1 2
智能化天线设计
利用人工智能和机器学习等技术，实现天线设计 的智能化和自动化，提高设计效率和准确性。
自动化生产线
自动化生产线可降低生产成本和提高生产效率， 同时保证天线产品的一致性和稳定性。
3
智能检测与调试
智能检测和调试技术可实现对手机天线性能的实 时监测和调整，提高天线产品的质量和可靠性。
挑战性。
宽带天线技术
采用宽带天线技术，如单极子、偶 极子和倒F天线等，实现多频段覆 盖。
可调谐天线技术
利用可调谐元件，如变容二极管或 MEMS开关，实现天线频段的动态 调整。
小型化、集成化趋势应对策略
空间限制
手机内部空间有限，天线设计需满足 小型化、集成化要求。
天线与芯片集成
多天线技术
采用多天线技术，如MIMO和波束赋 形等，提高系统容量和信号质量，同 时满足小型化要求。

• Efficiency（效率）
Gain＝Directionality × Efficiency
Efficiency＝Output Power/Input Power源自手机天线原理和设计3
天线原理
• Polarization（极化）
天线远场处电矢量轨迹。分线极化、圆极化、椭圆极化。 一般手机外置（stubby）天线在H面接近线极化，PIFA和Monopole极 化复杂。 基站入射波为线极化，方向与地面垂直。
手机天线原理和设计
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PIFA的局限
• PIFA脱胎于带短路微带天线，有带宽窄的先天缺 点。
• PIFA增益偏低。
• 结构单调，不易与当今灵活多变的手机结构相适 应。
• 面对3G和多模手机的要求，一个手机的天线（组 ）必须同时面对900（800）MHz、1700MHz～ 2200MHz如此宽广电磁波谱的要求。PIFA显得力 不从心。
XY平面为H面，YZ面E1面，XZ面E2面。
Z
Y
X
手机天线原理和设计
基站
4
• 一个理论上的各向同 性（Isotropic）天线 有全立体角相等的方 向分布。
• 该天线可作为其它天 线的参照。
天线原理
侧视 (垂直方向图)
顶视 (平面方向图)
手机天线原理和设计
5
天线原理－偶极天线
• 偶极天线方向图侧视
dBm 20 dBm 17 dBm 15 dBm 13 dBm 12 dBm 7 dBm 0 dBm
Gain@ 6 dBi Patch 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi 6 dBi
EIRP 26 dBm 23 dBm 21 dBm 19 dBm 18 dBm 13 dBm 6 dBm

无下倾
机械下倾
第二章 天线辐射电磁波的基本原 下倾方法的比较 理
10°电下倾
6° 电下倾 10°机械下倾
+ 4° 机械下倾
第二章 天线辐射电磁波的基本原 如何实现可变电理下倾
问题
输入阻抗的定义是什么？ 波束下倾有哪两种方法？ 增益的概念是什么？ dBd与dBi的区别是什么？
第二章 天线辐射电磁波的基本原 理
导线载有交变电流时，就可以形成电
磁波的辐射，辐射的能力与导线的长短和
形状有关.
当导线的长度增大到可与波长相比拟 时，导线上的电流就大大增加，因而就能 形成较强的辐射。通常将上述能产生显著 辐射的直导线称为振子。
第二章 天线辐射电磁波的基本原
天线可视理为一个四端
网络
小结
• 本章介绍了无线电波和超短波的 基本知识，其中主要包括的内容 有：无线电波的概念、无线电波 的极化、天线的概念、天线的极 化、圆极化波、极化损失、极化 隔离、超短波和微波的视距传播、 电波的多径传播、电波的绕射传 播等方面的内容。
• 通过对本章的学习，应该对无线
课程内容
第一章 无线电波和超短波的基本知识 第二章 天线辐射电磁波的基本原理 第三章 天线传输线的概念介绍 第四章 基站天馈系统
信号质量受到影响的程度不仅和接 收天线距建筑物的距离及建筑物的高度
问题
无线电波的概念是什么？ 无线电波的波长、频率和传播速度
的关系？ 解释无线电波的绕射现象？ 水平极化波和垂直极化波的区别是
什么？（请图示）
解答
无线电波是一种能量传输形式，在传播过程 中，电场和磁场在空间是相互垂直的，同时
- 3dB点
10dB 波束宽度 - 10dB点

1.4 圆极化波
如果电波在传播过程中电场的方 向是旋转的，就叫作椭圆极化波。旋 转过程中，如果电场的幅度，即大小 保持不变，我们就叫它为圆极化波。 向传播方向看去顺时针方向旋转的叫 右旋圆极化波，反时针方向旋转的叫 做左旋圆极化波。
第一章 无线电波和超短波的基本 知识
1.5 极化损失
当来波的极化方向与接收天线的极 化方向不一致时，在接收过程中通常 都要产生极化损失，例如：当用圆极 化天线接收任一线极化波，或用线极 化天线接收任一圆极化波时，都要产
由于多途径传播使得信号场强
第一章 无线电波和超短波的基本 知识
多径传播与 反射
第一章 无线电波和超短波的基本 用分集知接识收改善
信号电平
第一章 无线电波和超短波的基本 知识
2.３ 电波的绕射传播
电波在传播途径上遇到障碍物时， 总是力图绕过障碍物，再向前传播。这 种现象叫做电波的绕射。超短波的绕射 能力较弱，在高大建筑物后面会形成所 谓的“阴影区”。
第二章 天线辐射电磁波的基本原
对称振理子上
的场分布
第二章 天线辐射电磁波的基本原 理
2.2 天线的输入阻抗
天线和馈线的连接端，即馈电点两 端感应的信号电压与信号电流之比， 称为天线的输入阻抗。输入阻抗有电 阻分量和电抗分量。输入阻抗的电抗 分量会减少从天线进入馈线的有效信
第二章 天线辐射电磁波的基本原 理
第一章 无线电波和超短波的基本 知识
1.6 (极化)隔离
隔离代表馈送到一种极化的信号在另外 一种极化中出现的比例
在这种情况下的隔离为
10log(1000mW/1mW) = 30dB
1000mW (即1W)
1mW
第一章 无线电波和超短波的基本 知识

喷涂
在天线表面喷涂一层绝缘材料，以提高天线的辐射效率和防止电磁 干扰。
抗氧化处理
在金属表面形成一层抗氧化膜，提高天线的耐候性和使用寿命。
04 手机天线测试与优化
天线性能测试
辐射性能测试
包括天线增益、波束宽度、前后比等，用于 评估天线辐射效果。
阻抗匹配测试
检查天线输入阻抗与传输线阻抗是否匹配， 以降低信号反射。
多频段兼容
支持多种通信频段，满足不同 运营商和地区的需求。
尺寸与重量
合理控制天线尺寸和重量，以 适应手机整体设计。
耐用性与可靠性
确保天线在各种环境和使用条 件下都能稳定工作。
02 手机天线设计流程
设计准备
需求分析
明确手机天线设计的需求，包括 性能指标、应用场景和限制条件
等。
技术调研
了解当前手机天线设计的技术现状 和发展趋势，为后续设计提供参考。
制定计划
根据需求和技术调研结果，制定详 细的设计计划，包括时间安排、人 员分工和预期成果等。
方案设计
初步方案
根据需求和技术调研结果，制定 初步的手机天线设计方案，包括 天线类型、尺寸、性能指标等。
方案评估
对初步方案进行评估，分析其可 行性和优缺点，并提出改进意见。
方案优化
根据评估结果，对初步方案进行 优化，提高其可行性和性能。
效率测试
测量天线传输效率，确保天线能量有效传输。
方向图测试
通过测量天线在不同角度的辐射强度，得到 天线方向图，评估天线覆盖范围。

优化方法
调整天线尺寸
改变天线结构参数，如振子长度、宽 度和间距等，以改善天线性能。
选用高性能材料
使用导电性能良好的材料，如铜、银 等，提高天线效率。