金属材质机身手机天线如何设计?

2016-11-01  by:CAE仿真在线  来源:互联网


有限的手机空间,需要容纳更多的天线。4G起来后,运营商要求5模十频,新机需要兼容3G、2G,且MIMO需要两幅天线,这使得手机中天线种类更多了,电磁环境恶化,尤其是手机外观金属件面积增大后,天线工程师、结构工程师如何调试出符合入网要求的智能手机,遇到了空前的挑战。本文梳理了最近这类技术和工艺,供设计者参考:


目前,手机中频段划分为

LTE (700 MHz), GSM (850MHz/1.9GHz), Wi-Fi (2.4 GHz), Bluetooth (2.4 GHz),GPS (1.575 GHz)、FM88-108Mhz

2.5 – 2.7 GHz band support for FDD LTE

3.4 – 3.8 GHz band support for TDD LTE


总之,从700 MHz to 3.8 GHz是4G手机的工作频段

金属材质机身手机天线如何设计?HFSS结果图片1
金属材质机身手机天线如何设计?HFSS结果图片2

一、手机外观的金属化优劣


1、外观美,手感好!


苹果、华为、小米、VIVO都采用类似的金属外框架和底部金属材质工艺,金属材质有光泽、手感好 满足了用户对审美要求。

金属材质机身手机天线如何设计?HFSS结果图片3

金属材质机身手机天线如何设计?HFSS仿真分析图片4

金属材质机身手机天线如何设计?HFSS结果图片3

2、全金属化机身,导致手机射频指标难保障。


无论制造商如何解释,这类产品的信号总不如塑胶、玻璃材质的手机,因为,这类手机的边框充当了天线,天线手握和收不握时,收发信号有差异,天线辐射效率见下图:


手握时候,效率由45%下降到15%左右。

金属材质机身手机天线如何设计?HFSS仿真分析图片6

于是,一些手机采用头尾部是塑胶的结构,中间是金属工艺来规避手握天线的缺陷。


二、金属化机身的天线设计方法Design Methodology


  1. 金属外框架分段


根据频段,把手机外框一般划分为三段,采用模内注塑工艺成为一个整体


金属材质机身手机天线如何设计?HFSS分析案例图片7

金属材质机身手机天线如何设计?HFSS分析案例图片8

金属材质机身手机天线如何设计?HFSS分析案例图片9

2、合理布局


GPS天线放置在周边角落

金属材质机身手机天线如何设计?HFSS分析案例图片10

FM频段采用内置磁性天线


金属材质机身手机天线如何设计?ansys hfss图片11

新一代的FM内置天线是贴片焊接的(微航磁电提供)



3、天线分频段滤波、匹配再合成


从外框架取出的信号,需要分段滤波和匹配,再合成一路送入射频芯片

金属材质机身手机天线如何设计?ansys hfss图片12

金属材质机身手机天线如何设计?ansys hfss图片13


4、采用立体电路制造工艺

立体电路一般采用LDS工艺来实现,3D构型的天线制造在塑胶支架上:

金属材质机身手机天线如何设计?ansys hfss图片14

金属材质机身手机天线如何设计?HFSS培训的效果图片15


三、手机天线未来发展动向

1、3D打印LDS部件加快设计进展

先3D打印成型,再在其上制造LDS天线,可以大大缩短天线设计验证的周期

金属材质机身手机天线如何设计?HFSS培训的效果图片16


2、宽带天线加可调谐元器件技术应用,缩小天线的体积和实现天线器件的标准化

可调谐的射频天线技术是未来手机天线唯一进化方向,天线最终成为一个类似电阻电容一样标准的器件出现。但是天线产业不会消失,其制造手段还需要综合采用LDSFPC等工艺。苹果和日本村田等申请了发明专利,涉及宽带环形天线和调谐电介质材料。环形天线在终端中使用并不陌生,90年代出现的BP机就是环形天线。




相关标签搜索:广州有限元培训 solidworks培训 CAD培训 ansys培训 Autoform培训 proe培训 运动仿真 电磁仿真 fluent、cfx流体分析 

编辑
在线报名:
  • 客服在线请直接联系我们的客服,您也可以通过下面的方式进行在线报名,我们会及时给您回复电话,谢谢!
验证码

全国服务热线

1358-032-9919

广州公司:
广州市环市中路306号金鹰大厦3800
电话:13580329919
          135-8032-9919
培训QQ咨询:点击咨询 点击咨询
项目QQ咨询:点击咨询
email:kf@1cae.com