小编经常会遇到一些机器已经设计完成并且方案定型,连模具都已经开模好了,到最后却发现信号太差无法实现产品应有的功能。没办法,只能找到天线厂重新设计天线。
这个时候就比较尴尬了!信号不好无非就几个方面:空间不够、天线周边环境太差、板端未调试好等。已经定型了的方案,在不做改变的情况下,想对性能进行优化一般都比较困难,除非是本身所配的天线太差,并非专业的团队所设计的。据小编的经验,一般比较成熟的设计团队都会有一家天线供应商进行合作的,产品设计前期都会有专门的射频工程师介入进行评估,基本上不会出现上方的这种问题。
但现在创客团队和智能家居非常火爆,涌现出了许多新型带无线功能的产品,而且这些产品普遍对外观要求较高,若经验不足的话,更容易在设计的时候造成天线预留空间不够和环境干扰太大等问题。
一问:天线对周围环境要求有哪些?
答:天线附近放置带有金属材料等物体时,不仅缩小了天线的实际使用空间,导致带宽的下降,而且增加了损耗电阻,造成辐射效率降低,从而导致天线性能的急剧恶化。所以设计好一个好的天线需注意:
a. 天线与电池的最小距离为10mm;
b.天线应远离以下金属物体,保持6mm以上间距,并要求金属物体能尽量的接地或预留电路,比如马达,speak、receive等较大金属;
c. 天线投影区的塑料盖内侧和后侧最好不使用有金属成分的喷漆,或者使用金属含量最少的喷漆;
d.手机内的软排线应与天线保持6毫米距离。排线不能过长,最好能在排线的两面凃上屏蔽层;
e.带TP的机子,在天线的投影区范围内TP不可有走线;(后方带图说明)
f.天线下方尽量减少元件,特别是较高的元件。天线下放置元件的面积最多不超过30%,最高元器件与天线的间距最少要确保为2mm;
g.从射频测试口到天线馈点的引线的阻抗保持在50 欧姆;
以上这些都是针对一些比较常用具体的东西,并无法将所有的东西包括进去,设计的时候得奔着下面两个规律去:
1、远离会向外辐射高频电磁波的器件。(例如:电机,电源模组、传输高频信号的排线)
2、远离会吸收电磁波的物体或器件。(独立的金属、各种排线、金属涂层、金属壳等)
上方是2款TP的背面图,看到玻璃边框的那圈米黄色的东西了吗,这些就是TP汇聚的走线。
上图框中的地方汇聚的线路占用的地方很宽,如果这部分地区恰好是预留给天线的位置,那么就会对天线的性能造成非常大的影响。
所以在平板设计之初一定要注意TP的问题,与TP供应商说明好,预留天线的位置不要有线路。
二问:不同频段天线需要多大面积呢?
答:天线的空间和性能:
频段 | 所需空间 | 可能达到的性能(天线效率) |
GSM4频 | 镂空10mm L*W*H=50*7mm*6~8mm | Eff≈40% |
GSM4频+WCDMA | 镂空12mm L*W*H=50*7mm*6~8mm | Eff≈40% |
GPS | 镂空5mm L*W=20*5mm*5 mm | Eff≈50% |
BT/WIFI | 镂空5mm L*W=10*5mm*5 mm | Eff≈50% |
GSM4频+WCDMA+LTE | 镂空12mm L*W*H=50*7mm*10mm | Eff≈40% |
天线辐射体与地之间的高度H对天线的工作带宽产生严重影响,带宽随着H的增加而增加,一般手机天线中H不允许低于7mm,最好大于8mm,严禁低于6mm。
三问:知道发射频率,怎么求天线长度?
答:波长=300000000米/频率。(频率单位为 Hz)
理论和实践证明,当天线的长度为无线电信号波长的1/4时,天线的发射和接收转换效率最高(理论上,1/4波长时天线呈纯电阻状态)
四问:天线有多个指标,要如何权衡取舍?
答:对于设计调整一副天线,我们总希望它能够有较高的效率和增益,足够的带宽,以及较强的信号选择和抗干扰能力,同时与馈线阻抗尽量匹配,竭力降低驻波比和减小信号损耗。但是天线的各项几何参数对其电气性能都是有影响的,并且往往彼此矛盾、相互牵制,所以设计调整时要结合实际的用途综合考虑,分清主次,必要时还得牺牲一些次要的性能指标。
五问:究竟什么是dBi与dBd呢?
答:两者均为用来表示功率增益的单位,且两者都是相对值,但参考基准不一样。
dBi是用理想点源全向天线为参考得出的天线增益db值;
dbd是用半波偶极子的天线增益为参考的出的天线增益db值;
一般若dBi和dBd表示同一个增益,用dBi表示的值比用dBd表示的值要大2.15 (即dbi=dbd+2.15)。手机天线厂家提供的天线测试报告中的Gain的单位为dBi。
全铝合金边框,无断点,天线性能无法达标,最后结果是,改版。
这个项目机子侧面全是镂空的散热孔,完全找不到放置天线的位置,最后只能放置在机壳顶部,但是高度不够,环境也较差,性能并不理想。
高端大气的大屏幕电视,全铝合金外壳,完美无缝,连正面边框也是铝合金的,做内置天线,客户体验连接距离很近,最后在正面边框处开口解决问题。
这是一个身体健康检测类产品,全铝合金外壳,而且非常厚,最后也是通过天线部分开口解决。
这个在之前文章有单独说过,TP 走线问题,天线投影区布满走线,导致天线性能无法出来。
小编说了这么多,是否又对天线方面的问题有了新的认识?如果还有不了解可以亲自到我们创客射频空间过来!
RFsister编辑整理
聚焦射频技术,提供技术支持、项目评估。欢迎各位朋友添加微信号:rosen0755
联系客服