PCB板载天线是成本低、性能稍差的一种天线。其中平面倒F型天线(PIFA)是常见形式。在设计时需要考虑射频等效电路等问题。天线的性能对于无线设备的使用至关重要。
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什么是PCB天线?如何制作?请您尽量讲详细一些,谢谢(手机天线是什么计划生产的)
天线是各种智能设备都需要的重要部件,所有需要用到无线的设备都需要用到它。现在是无线时代,网络路由器都是无线WIFI,电脑,手机连网络再也不用网线连接了,还有蓝牙耳机,蓝牙鼠标,蓝牙键盘等等不再有电线了,这个天线的性能就至关重要了。
天线一般有以下几种,
第一种 PCB板载天线
这种天线成本低,但性能会稍微差一点。PCB板载天线也有几种形式。
a,平面倒F型天线,英文缩写即PIFA,
此倒F天线PCB设计都有哪些需要注意的问题我们首先要知道这个射频知识,Shonway以前出过一篇文章,对于射频,任何铜箔,导线都不能看成是简单的导线,他是由很多阻容电路组成的一种等效电路,你看到短路的,对于射频就不是短路。以这个思路我们看看这个倒F天线的PCB设计。
这里有六点要注意
1,这个倒F天线,不是随便画的,网上有专门的这种天线的库,拿过来,按要求放上去就好。如果空间不够,那就是自己通过仿真自己制作了自己专用的天线了。
2,RF馈点这里引出来的线阻抗必须做到50ohm
3, 接地馈点必须接地牢靠
4,地平面必须要多打地过孔,如上图所示,这个过孔间距多少合适的话,我们以前一篇卧龙会布布熊老师写过一篇文章,大家找一下可以看看
5, 天线这里所有层铜箔必须净空。
6,天线必须放在PCB板的角落里,最好三面都是空的,如图2所示,上面三面都是空的
手机上的天线叫平面倒F天线,原理上是用一个平面接上一个接地平面馈点,与RF馈点组成,
上面图4从左下方RF馈点这个箭头看过去,就是一个倒F。同样是倒F结构,但手机中的天线采用的是平面结构,这个倒F天线就比PCB板载天线性能就会好很多,这样空间又比较少,成本又低,对于手机天线是最好的选择。
实际上这个平面对于不同手机有很多种形状,原理就是平面倒F结构,在这个平面上一个是接RF,一个是接地馈点就组成了平面倒F天线。
上图就是不同手机天线。他们的原理都是平面倒F天线,是不是长知识了,记得点赞。
b,倒L形PCB板载天线
如下图7所示,图8就是倒L形天线的变种,也是因空间不够,扭曲一下,以匹配频率
此倒L形的需要注意的问题跟前面的差不多不再说明,倒L型天线没有倒F型天线效果好一点,因为倒F天线有一个接地馈点,能有效调节频点。
市面上有不少PCB板载天线,主要是上面两种,还有一些
有些是厂家自己通过仿真制作出来的。
第二种 贴片陶瓷天线
这种天线做成了贴片元件
这种天线一端是接RF,一端是接地。陶瓷天线原理,就是通过一根叫做“天线”的电极将天线与地之间形成的高频电场变成电磁波,从而能发射出去并传波到远方。
PCB最好的布局布线方式就是以下方式
把陶瓷贴片天线放板边,一边接地,一边连RF信号,下面所有层铜箔都掏空(白色框所示区域)这样四个方向,至少2个方向都是空的,对天线的效果很好,不要忘记接地铜箔都要打上接地过孔,打多一点。
第三种 棒状天线
此种天线如下图14所示,这种天线效果最好,它是置身于空间,辐射效果最好,但成本也是贵一点,占用的空间也大,这只能是露在机壳外面。
这种天线在PCB设计时要注意的问题
1,如果RF引线短,RF信号线下面所有层都要净空,如图15所示,如果引出线比较长,那还要控制一下这根引出线的阻抗,多层板的话,需要把他下面的第二层净空,其它层铺完整铜,然后隔层参考地做阻抗,(为什么要隔层参考,大家评论区发表一下意见)阻抗控制在50ohm如图16所示。原创今日头条:卧龙会IT技术
2,附近的接地铜箔必须接地牢靠,也就是要多打地孔。
蓝牙天线设计之倒F型天线:
倒F型天线的天线体可以为线状或者片状,当使用介电常数较高的绝缘材料时还可以缩小蓝牙天线尺寸。作为板载天线的一种,倒F型天线设计成本低但增加了一定体积,在实际应用中是最常见的一种。天线一般放置在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。
蓝牙天线设计之曲流型天线设计:
曲流型天线的长度比较难确定。长度一般比四分之一波长稍长,其长度由其几何拓扑空间及敷地区决定。曲流型天线一般是PCB封装,即板载天线。和倒F型一样,天线一般放置在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。
注:天线长度计算公式:
天线的长度(米)=(300/f)025096
其中f表示频率(MHz),096为波长缩短率
蓝牙天线长度约为 300/24G025096 大约为31mm
蓝牙天线设计之陶瓷天线设计:
陶瓷天线是另外一种适合于蓝牙装置使用的小型化天线。陶瓷天线的种类分为块状陶瓷天线和多层陶瓷天线。由于陶瓷本身介电常数较PCB电路板高,所以使用陶瓷天线能有效缩小天线尺寸,在介电损耗方面,陶瓷介质也比PCB电路板的介电损失小,所以非常适合低耗电率的的蓝牙模块中使用。在
PCB设计时,天线周围要净空就可以了,特别注意不能敷铜。
蓝牙天线设计之24G棒状天线设计:
24G棒状蓝牙天线体积大,但传输距离要强于其他天线。在PCB设计时,天线周围也和上述的三种天线设计一样要净空。
关于蓝牙天线设计的其它相关注意点:
1)天线的信号(频率大于400MHz以上)容易受到衰减,因此天线与附近的地的距离至少要大于三倍的线宽。
2)对于微带线与带状线来说,特征阻抗与板层的厚度、线宽、过孔以及板材的介电常数相关。
3)过孔会产生寄生电感,高频信号对此会产生非常大的衰减,所以走射频线的时候尽量不要有过孔。
当你每天在用智能手机打电话、发短信、玩儿网络游戏、转微博等等一系列的沟通行为的时候,有没有想到过,这一切的一切都是通过手机上的天线模块来实现的。如果没有天线,智能手机将变成一台单机游戏机。
现在你和人们聊起手机的天线,有的人甚至会问你:“天线我的手机没有天线,什么时代了有机还有天线。”
额。。。。。。其是天线还是有的,眼镜贴到眼睛上就叫隐形眼镜,天线放到手机内部就叫内置天线。
简单说一下内置天线大体有这么两种:PIFA天线和MONOPOLE天线。
PIFA天线如按要求设计环境结构,电性能相当优越,包括SAR(Specific Absorption Rate特殊吸收比率
,主要测量人体吸收手机辐射量的多少)指标,是内置天线首选方案。
适用于有一定厚度手机产品,折叠、滑盖、旋盖、直板机。
MONOPOLE天线如按要求设计环境结构,电性能可达到较高的水平。缺点是SAR稍高。不适用折叠、滑盖机,在直板机和超薄直板机上有优势。
下面来看一下几款手机的内置天线。
三星Galaxy Note 2:
底部白色的部分就是天线模块。
三星Galaxy S5:
红色:SWEP GRG28天线切换模块
橙色(大):高通WTR1625L射频收发器
橙色(小):高通WFR1620接收器
iPhone 4S也将天线放到了手机底部,但与Note2不同的是它还有外接金属天线。
iPhone 6的天线则被移到了手机上方,同样的,其金属后壳被残忍的分割开来。
最早的大哥大手机是外置天线,是低频段的模拟信号天线,这种设计直到现在都还在被对讲机采用;
2G时代,从NOKIA开始采用内置式天线,采用薄不锈钢片冲压而成,随后为降低成本,后来改用FPC(印刷电路板)代替,FPC的特点是材质软,可以贴在曲面上,还可以转折,在空间利用率上比金属天线有优势,FPC天线直到目前仍然是主流的天线技术;
后来随技术的发展,又发展出来LDS天线技术,就是直接在经过特殊处理的塑模材料上用激光雕刻出天线,这个技术在目前的中高端手机中普遍采用,通常用在主天线上,和喇叭box做在一起,以节省空间。
现在的手机由于通讯能力相当复杂,需要设计不同功能的天线,会采用不同的技术搭配使用。如下示意图:
MIMO
多输入多输出(Multi-input Multi-output ;
MIMO)是一种用来描述多天线无线通信系统的抽象数学模型,能利用发射端的多个天线各自独立发送信号,同时在接收端用多个天线接收并恢复原信息,是一种空分复用的概念。
MIMO可以在不需要增加带宽或总发送功率耗损的情况下大幅地增加系统的数据吞吐量及发送距离。MIMO的核心概念为利用多根发射天线与多根接收天线提供的空间自由度来有效提升无线通信系统之频谱效率,进而提升传输速率并改善通信质量。
MIMO技术可以应用在无线通信网络中与基站通信,也可以应用在WiFi网络中与无线路由器通信。我们通常用AB MIMO来表示天线数量,比如22
MIMO表示2路发射2路接收,理论传输容量为SISO的两倍。
在未来5G网络中,可以预见终端会普遍采用更大数量的MIMO技术。
5G时代的天线:尺寸不变,数量增加
天线是无线通信设备上的重要部件,用来发射和接收电磁波信号。天线是一根具有指定长度的导线,可以制造在PCB(印制电路板)和FPC(柔性电路板)上。
天线的长度与无线信号的波长相关性很强,一般要求是电磁波长的1/4或1/2,比如2G时代的900Mhz频段,电磁波长为20~30cm,天线尺寸则为75cm左右。
目前4G通信的波段是08-26GHz,而5G使用的主要通信频段也在6GHz以下。因此,使用5G
Sub-6G频段的手机天线尺寸上不会有大变化,仍然会是厘米级。
不过,为了达到更高的速度要求,5G会使用更多根天线,即MIMO技术,例如4×4 MIMO就是有4个发射端天线,4根收集端天线。
而天线数量的增加,则将会要求多个天线之间的形状重新排布,对手机后盖和走线提出新的要求,以达到更好的效率。华为mate30 pro
5G一共集成了21根天线,其中包括14根5G天线。
手机内部有几根天线?
2023年信号好的手机十大品牌排行榜,前十名分别是小米/MI、华为/HUAWEI、苹果/APPLE、VIVO、OPPO、荣耀/HONOR、魅族/MEIZU、真我/realme、三星/SAMSUNG、努比亚/Nubia 。
而手机信号的强弱,通过图标的「占有格数」来表示。一般情况下,占有的格数越多,相对的信号强度就越大,也就是信号越好。在我们的手机当中,一般是通过信号强度「dBm」来展示。
手机信号G:是指GPRS,是25G网络。
手机信号E:是指EDGE网络,属275G。
手机信号3G:是指普通3G网络,速度在2-7M。
手机信号H:是指3G的升级版hsdpa网络,是35G,速度可达144M。
手机信号H+:是指hsdpa的升级版hspa+,是375G,速度可达21M-42M。
再者就是现在的4G和4G+网络了,而他们的网络速度从慢到快依次是G E 3G H H+ 4G 4G+ 。
影响因素:
1、手机天线
从上世纪手机的问世开始,手机天线经历了外置立式天线,外置收缩天线,直到本世纪的内置集成天线等等,但最基本作用都没有变,那就是用于手机上接收信号的设备,负责发送和接收来自空中的电磁辐射所带来的信息数据等,如果没有天线,那么你的手机就做不了任何关于网络的事。
2、天线制作工艺
现在的手机天线,大都是以MONOPOLE「单极天线」为原理进行制作而成,这项技术更为适合现在的智能手机。而不同的手机天线有不同的制造工艺,也就是现在所谓的「射频器件」。
射频器件包括基带芯片、射频前端和终端天线。当中最为重要的就是「基带芯片」,它是影响手机信号最为关键的因素。在市面上,我们能够见到的手机基带制造厂商,大都是由高通和Intel 提供,而两者的差距还是有点大。
3、基站
除了天线和基带之外,还有一个重要的因素就是基站了。基站是移动通信的发射塔的,它一般分布在楼顶、山头等一些户外较高的地方,而且数量十分庞大。在现在5G的飞速发展下,国内大厂都在快速新建基站,以满足以后的需求。
关于手机测试天线测试的OTA测试
手机里面主天线是只有一个,蓝牙和WIFI天线现内在基本上是共一个天线。
手机主要由SoC、RAM、ROM、电池、屏幕、传感器等组成。
SoC包括了CPU、GPU、协处理器、基带、ISP等,CPU中文名叫中央处理器,是整颗芯片最核心的地方,GPU又叫做图形处理器。
ISP对手机拍照照片的质量起着确定性作用,成像质量不仅仅靠算法、摄像头,拍好照片ISP还要在零点几秒内完成对照片的处理。协处理器负责处理一些小型任务,比如手机自带功能GPS、WIFI、计步等,可以降低手机功耗。
DSP跟协处理器一样的作用,协处理器负责CPU的小型任务,DSP负责GPU的小型任务。基带主要负责手机通讯,由各种通信模块组成。
扩展资料:
手机的保养:
1、避免触及SIM卡的金属片,任何刮毁或损伤,都会引致SIM卡无法读取。
2、切忌将手机放在冷气的出风口,因为凝结在手机的水气会无形地腐蚀机板。
3、充电时间要适可而止,一般8小时己足够,若过量充电反而会减短电池寿命。
4、谨记,手机天线如非需要,请别随意拉出或当玩具一样把玩,以防影响接收。
5、为怕手机意外沾湿,套上防水袋及防水胶囊,可以起到保护之效。
什么是SAR以及手机天线SAR的测试
有源测试 (即OTA测试)
把使用综测仪的测试叫做有源测试(Active)。使用有源测试的测试速度比较无源相对要慢,但是因为手机是一个复杂材料体,往往无源测试对发射性能的模拟是可信的,但是对于接收性能,只能大概参考一下,某些特例里甚至完全不能吻合。所以现在的手机一般测试有源,能更直观和准确的反应手机天线的性能。一般的测试参数如下:
• 发射功率(TRP):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有关。
• 接受灵敏度 TIS(Total Isotropic Sensitivity):反映在整个辐射球面手机接收灵敏度指标的情况。它反映了手机整机的接收灵敏度情况,跟手机的传导灵敏度和天线的辐射性 能有关。
• 通过测试后,我们最终可将得到的有源参数生成EXL形式的报告,让客户一目了然的就知道了所做天线性能的好坏。
OTA测试的重要性
•整机的实际发射和接收性能影响其在网络中的表现
•整机的实际发射和接收性能直接影响其在网络中的表现,因此自2004年8月开始,北美采纳CTIA的OTA测试计划作为其认证规范,手机申请北美的CTIA认证,必须通过OTA测试。
•某些网络运营商,例如Cingular(即AT T Wireless),针对打算进入他们网络使用的移动终端,已经制定了OTA性能结果的规范。
•GCF组织也正在考虑将其纳入测试要求之中。
•OTA 弥补FTA 测试的不足
在FTA 测试中,射频性能测试主要进行手机在电缆连接模式下的射频性能测试。手机整机的辐射发射和接收性能,在FTA 测试中没有明确的规定,而OTA 测试正好弥补FTA 测试在这方面测试的不足。
•终端生产厂家通过OTA测试了解手机的辐射性能
终端生产厂家必须对所生产手机的辐射性能有清楚的了解,并通过各种措施提高手机辐射的发射和接收指标。如果手机辐射性能不好,将产生手机信号不好、语音通话质量差、容易掉线等多方面的问题,这也是客户投诉比较多的问题。
在中国OTA 测试目前还不是一个强制的测试标准,但根据目前的趋势来看,OTA 测试越来越成为手机终端厂商看重的测试数据。
在一家专门做OTA测试的网站上了解到的。可参考。
网址是:wwwwellabnet 威尔通信科技有限公司
威尔实验为您提供OTA测试、无源测试等电子行业权威认证服务
SAR: SAR的英文全称为Specific Absorption Rate,中文一般称为电磁波吸收比值或比吸收率。 是手机或 无线产品之电磁波能量吸收比值,其定义为:在外电磁场的作用下,人体内将产生感应电磁场。由于人体各种器官均为有耗介质,因此体内电磁场将会产生电流,导致吸收和耗散电磁能量。生物剂量学中常用SAR来表征这一物理过程。SAR的意义为单位质量的人体组织所吸收或消耗的电磁功率,单位为W/kg。
SAR 的测试是经由手机所产生的无线电波能量,通过测试设备来量度究竟人体
(也就是脑部或身体) 吸收了多少电磁波辐射。
Area Scan (区域扫描)
用来做为快速扫描,找出 Peak SAR的区域,然后再用Zoom scan量测
扫描的区域必须比手机和天线投影的面积大
FCC 规定: Area scan 每次以1公分平面(10mm2)距离移动,使用1 mm 内插法来找出 Peak SAR的区域
当系统扫描出多点的 SAR peak (25%以内的 peak值),系统采用Zoom scan去每一个peak的地方,执行各别量测
如果立方体碰到 phantom表面,采用梯形的演算法来积分计算1g 或10g
生物组织液的密度接近 1000 kg/m3
1公克立方体 (1g cube) 相当于 1cm3是每边 10mm (1cm)
10公克立方体 (10g cube)相当于 10cm3是每边 215 mm
SAR的伤害
Mobile And Cellular Phone Standards SAR Limit
IEEE standard for general public whole body SAR (1/6 of an hour) 200 mW/kg
FCC (IEEE) SAR limit for 1 gram (032 ounces) of head tissue (phone held to ear) 1,600 mW/kg
可以在FCC网站查询大多手机的SAR值
德索五金电子,作为一家专业的 天线生产厂家 ,十三年来一直专注于各种天线产品的生产研发及销售,沉淀了丰富的技术经验,实力雄厚,如今在全国天线市场中获得了良好的口碑,产品更是通过与仁昊外贸团队的合作,使产品走向了海内外40多个国家及地区。欢迎前来采购接插件、 连接器 、天线、防水连接器等相关产品。天线频道: http://wwwchina-guancom/antenna/
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