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1、天线失效分析第1页，共19页，编辑于2022年，星期五一 手機天線基本參數 手機天線是屬于機構電子學科手機天線是屬于機構電子學科手機在發送接收信手機在發送接收信手機在發送接收信手機在發送接收信號時性能的好壞號時性能的好壞號時性能的好壞號時性能的好壞一定程度上取決于天線部分的設計。一定程度上取決于天線部分的設計。一定程度上取決于天線部分的設計。一定程度上取決于天線部分的設計。同時結構同時結構同時結構同時結構 空間空間空間空間(面積面積面積面積高度高度)也影響著天線性能也影響著天線性能也影響著天線性能也影響著天線性能比如比如 效率效率帶寬。還存在其它器件帶寬。還存在其它器件帶寬。還存在其它器件帶寬
2、。還存在其它器件(LDO,LCD,Battery FDC Speaker)影響等因素影響等因素影響等因素影響等因素主要是主要是主要是主要是(Sensitivity TRP)(Sensitivity TRP)。第2页，共19页，编辑于2022年，星期五一 手機天線基本參數頻帶：頻帶：網絡分析儀網絡分析儀(校正過的校正過的)單端口測單端口測S11S11小于小于-10db-10db所覆蓋的頻段。所覆蓋的頻段。回波損耗網絡分析儀網絡分析儀(校正過的校正過的)單端口測單端口測S11S11頻段內頻段內小于小于-10db-10db。第3页，共19页，编辑于2022年，星期五一 手機天線基本參數輻射效率輻射效
3、率天線輻射功率與輸入到天線上的功率之天線輻射功率與輸入到天線上的功率之 比。比。阻抗：天線饋電點的阻抗天線饋電點的阻抗也是輸入高頻電壓與高頻電流之也是輸入高頻電壓與高頻電流之比。比。阻抗匹配阻抗匹配天線阻抗等于傳輸線的特性阻抗天線阻抗等于傳輸線的特性阻抗即滿足阻抗即滿足阻抗匹配匹配此時天線可以獲得最大功率。此時天線可以獲得最大功率。增益增益(Gain)(Gain)系數系數需要在至少需要在至少80dBm80dBm隔離屏蔽室內進行隔離屏蔽室內進行測量測量在相同標准天線在相同標准天線(無方向性無方向性)和測待測天線輸入功和測待測天線輸入功率下率下待測天線在最大輻射方向上某點功率密度待測天線在最大輻射
4、方向上某點功率密度 與標准與標准天線在該點產生功率密度比值。天線在該點產生功率密度比值。第4页，共19页，编辑于2022年，星期五二 手機天線失效模式2.12.1天線帶寬過窄天線帶寬過窄即網絡分析儀測即網絡分析儀測S11S11參數小于參數小于-10db-10db所覆蓋的頻段范圍所覆蓋的頻段范圍有些天線放低要求做到小于有些天線放低要求做到小于-8db.-8db.天線空間與頻段是密切相關其預留空間W(15-25mm)L(35-45mm)H(6-8mm),其中H決定天線諧振頻率帶寬W L決定天線最低頻率。第5页，共19页，编辑于2022年，星期五二 手機天線失效模式2.22.2天線阻抗不能匹配天線阻
5、抗不能匹配 用網絡分析儀測試天線阻抗用網絡分析儀測試天線阻抗通過通過SmithSmith圖讀取天線阻抗圖讀取天線阻抗R+J R+J X,X,發現發現X X很大很大R R與與5050相差甚遠。顯然天線匹配失調。此時天相差甚遠。顯然天線匹配失調。此時天線反射系數很大線反射系數很大效率會很小。效率會很小。第6页，共19页，编辑于2022年，星期五二 手機天線失效模式2.22.2怎樣解決天線阻抗不匹配怎樣解決天線阻抗不匹配 2.2.1.整體從天線諧振長度把握 從諧振頻率求取波長從諧振頻率求取波長其其1/41/4波長處為其諧振長波長處為其諧振長 度度而其諧振長度約比而其諧振長度約比1/41/4波長小波長
6、小借助網絡儀實地調節。借助網絡儀實地調節。2.2.2.2.2.2.從接地片微調阻抗虛部從接地片微調阻抗虛部 饋電柱和短路柱是一段雙線傳輸線饋電柱和短路柱是一段雙線傳輸線短路柱能將天線部分短路柱能將天線部分容抗變為感抗容抗變為感抗從而將天線虛部彼此抵消至從而將天線虛部彼此抵消至0 0達到達到5050歐歐姆阻抗匹配。從當饋電柱和短路柱之間距離姆阻抗匹配。從當饋電柱和短路柱之間距離SmithSmith圖得到圖得到阻抗作明顯改變。阻抗作明顯改變。第7页，共19页，编辑于2022年，星期五二 手機天線失效模式2.2怎樣解決天線阻抗不匹配 2.2.3.匹配網絡微調天線阻抗匹配網絡微調天線阻抗 電感電容電路
7、設計電感電容電路設計得到電抗特性得到電抗特性迭加于天線阻抗。迭加于天線阻抗。一般在手機打板前一般在手機打板前會預留天線匹配網絡空間。常見會預留天線匹配網絡空間。常見L L型和型和 型。型。第8页，共19页，编辑于2022年，星期五三 手機天線Active失效模式3.1天線遠場測試失效 天線有源測試主要是天線有源測試主要是OTA OTA 遠場測試遠場測試SAR 近場測試。近場測試。遠場定義遠場定義R D2/R D2/天線以點源發出天線以點源發出天線以點源發出天線以點源發出 可以這樣認為天線是首尾相連偶極子單元連接天線是首尾相連偶極子單元連接各偶極子在遠場某點處測試輻射迭加其輻射方位角各有不同其輻
8、射方位角各有不同均予以忽約均予以忽約所以手機天線同偶極子具有類似方向圖所以手機天線同偶極子具有類似方向圖-蘋果型蘋果型 第9页，共19页，编辑于2022年，星期五三 手機天線Active失效模式3.1天線遠場測試失效 手機天線我們最理想是3D3D場型圖是全向的精密偶精密偶機子蘋果。單獨天線測量場型圖是很容易做到很好機子蘋果。單獨天線測量場型圖是很容易做到很好但沒有但沒有用。必須在手機內置的環境下測量用。必須在手機內置的環境下測量所以與其說測量天線所以與其說測量天線場型圖好壞場型圖好壞不如說在多諧振頻率下不如說在多諧振頻率下測量手機內部器測量手機內部器件構造對天線場型圖影響件構造對天線場型圖影響
9、 第10页，共19页，编辑于2022年，星期五三 手機天線Active失效模式3.1天線遠場測試失效 TRP TIS TRP TIS 測量測量從本質上講測量手機內部器件構造對天線輻射接受信號強弱空間分布不同的角度不同的角度相同本相同本質。質。TRP TIS TRP TIS 存在問題從以下方面尋找原因從以下方面尋找原因 第11页，共19页，编辑于2022年，星期五三 手機天線Active失效模式3.1天線遠場測試失效 1.1.天線自身布線分布天線自身布線分布主要是拐角主要是拐角間距多頻擴展間干多頻擴展間干擾。擾。2.2.周圍器件對天線影響。周圍器件對天線影響。1 天線周圍是否有馬達天線周圍是否有
10、馬達Speaker,Receiver,Speaker,Receiver,攝像頭FPC的屏蔽的屏蔽 2.2.天線附近結構面是否有涂導電漆等導電物質。天線附近結構面是否有涂導電漆等導電物質。3.3.天線與天線與FPCFPC邊緣是否有邊緣是否有7mm7mm距離距離,與電池有與電池有5mm5mm距離距離 第12页，共19页，编辑于2022年，星期五三 手機天線Active失效模式3.1天線遠場測試失效 4.天線饋點焊盤不小于天線饋點焊盤不小于2mm*3mm2mm*3mm 第13页，共19页，编辑于2022年，星期五三 手機天線Active失效模式3.2天線近場測試失效 SAR SAR 測試 SARSA
11、R屬于近場測試屬于近場測試 R D2/近場范圍內近場范圍內天線天線天線天線 不能不能不能不能視作點源輻射單元。視作點源輻射單元。視作點源輻射單元。視作點源輻射單元。第14页，共19页，编辑于2022年，星期五三 手機天線Active失效模式3.2天線近場測試失效 SAR SAR 測試測試 特定介電常數為特定介電常數為4.24.2組織液模擬人腦組織液模擬人腦 第15页，共19页，编辑于2022年，星期五三 手機天線Active失效模式3.2天線近場測試失效 SARSAR的定义是：手機和基站正常通話的定义是：手機和基站正常通話的定义是：手機和基站正常通話的定义是：手機和基站正常通話模擬人腦一定物质
12、密度模擬人腦一定物质密度模擬人腦一定物质密度模擬人腦一定物质密度（）下的單位体积单元（）下的單位体积单元（）下的單位体积单元（）下的單位体积单元（dVdV）中单位物质（）中单位物质（）中单位物质（）中单位物质（dmdm）吸收（耗损）的）吸收（耗损）的）吸收（耗损）的）吸收（耗损）的单位电磁能量（单位电磁能量（单位电磁能量（单位电磁能量（dWdW）对时间求导数。）对时间求导数。）对时间求导数。）对时间求导数。从大约从大约从大约从大约300 MHz300 MHz到几到几到几到几GHzGHz的频率范围，人腦能量吸收会出现较明的频率范围，人腦能量吸收会出现较明的频率范围，人腦能量吸收会出现较明的频率范
13、围，人腦能量吸收会出现较明显的局部性和不均匀特征，容易引起人體不適應显的局部性和不均匀特征，容易引起人體不適應显的局部性和不均匀特征，容易引起人體不適應显的局部性和不均匀特征，容易引起人體不適應美國標准美國標准美國標准美國標准1.6mW/g 1.6mW/g 歐洲標准歐洲標准歐洲標准歐洲標准2mW/g2mW/g。SARSAR值偏高超過標准而失效。值偏高超過標准而失效。值偏高超過標准而失效。值偏高超過標准而失效。第16页，共19页，编辑于2022年，星期五三 手機天線Active失效模式3.2天線近場測試失效 怎樣從怎樣從SARSAR失效改進失效改進 a 記錄SAR值以及所對應頻點。b b 用網絡
14、儀觀察回損用網絡儀觀察回損并記錄并記錄10 10 d dB Bmm頻點品。c 判斷應該將-10 d dB Bm覆蓋頻段左或右稍作移動覆蓋頻段左或右稍作移動 d d 適度增加或減少布線長度適度增加或減少布線長度并觀察覆蓋頻段規律。并觀察覆蓋頻段規律。e e 再次再次SARSAR測試。測試。第17页，共19页，编辑于2022年，星期五三 手機天線Active失效模式3.2天線近場測試失效 天線效率天線效率 a.a.天線阻抗匹配天線阻抗匹配 阻抗匹配差直接導致過多能量被反射。b.b.天線電磁能量不能很好輻射出去天線電磁能量不能很好輻射出去而是矢量迭加損而是矢量迭加損耗。特別邊緣輻射耗。特別邊緣輻射天線高度直接決定輻射能力天線高度直接決定輻射能力其邊其邊緣輻射方案導致低效率緣輻射方案導致低效率 第18页，共19页，编辑于2022年，星期五Thank you!THE END！第19页，共19页，编辑于2022年，星期五