手机天线设计基础

1. 天线基本知识

2. 网络分析仪，暗室和CMU200的使用 3. 研发流程图 4. 新到手机的处理 5. 治具的制作

6. 天线的调试(以PHS为例) 7. 数据报告和承认书 8. 线圈的打样和承认 9. 试生产

1. 天线基本知识

1.1 天线的定义：

引用国际上官方的定义如下：

The official IEEE definition of an antenna follows this concept: That part of a transmitting or receiving system that is designed to radiate or receive electromagnetic waves。

也就是说：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)，GSM(880-960MHz)，DCS(1710-1880MHz)，PHS(1895-1918MHz)，PCS(1850-1990MHz)，3G(1920-2170MHz)，Bluetooth(2450MHz)。

1.3 天线的频段

当今移动通信系统主要有如下的工作频段，请见下表： System Transmit(MHz) Receive(MHz) BW(MHz) AMPS(CDMA) 824 849 869 894 8% SMR 806 821 851 866 7% IDEN 806 824 851 870 8% TACS 890 905 935 950 7% ETACS 871 904 916 949 9% GSM 890 915 935 960 8% EGSM 880 915 925 960 9% PAGING 895 901 920 945 5% GPS 1227 1575 IEIDUM 1616 1626 1% DCS 1710 1785 1805 1880 9% PHS 1895 1918 1% PCS 1850 1930 1930 1990 7% 3G(WCDMA) 1920 1980 2110 2170 13% BLUETOOTH 2400 2485 3% 无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的频率范围(频带宽度)内工作的，天线的频带宽度有两种不同的定义----

一种是指，在驻波比VSWR≤1.5条件下，天线的工作频带宽度； 一种是指，天线增益下降3dB范围内的频带宽度。

在移动通信系统中，通常是按照前一种定义的。具体的说，天线的频带

宽度就是天线的驻波比VSWR不超过1.5时，天线的工作频率范围。

一般来说，在工作频带宽度内的各个频点上，天线性能是有差异的，但

这种差异造成的性能下降是可以接受的。

1.4 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。 1.4.1 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回去形成反射波。 RL=10log(Preturn/Pin)

1.4.2 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)]

1.4.3 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。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。