嗨,欢迎来到兆亿微波官方商城!
服务热线: 010-82888379  13718660290
购物车图片 购物车 ( )
全部商品分类

手机多频天线到底怎么设计?

2021/8/13 13:56:15
浏览次数: 31

    智能手机现在已经很普及了,上到80岁老人,下到几岁孩童,都可能用到智能手机。手机天线,作为手机接收和发射信号的元件,在手机中起着重要的作用,一款好的手机天线,更是相当重要。随着移动通信的发展,手机所要支持的频段会越来越多,尤其是5G时代。


    我们看一下最新发布的小米11手机,到底需要支持多少个频段呢?从最初的2G到现在的5G都要支持,包括2G通信系统的GSM和CDMA,3G通信系统的WCDMA和CDMA EVDO,4G的FDD-LTE和TDD LTE,当然也必须支持5G,共计36个频段。当然这里面不同制式的频段是重合的,可能可以共用一款天线,从几百兆赫兹到几个吉赫兹详情请参考《5G频段大全》


手机多频天线到底怎么设计?


    这么多的发射接收频段,对天线的设计也增加了不少的难度,而且要在手掌大小的手机上实现,设计难度可想而知。今天我们透过这篇论文一起看一下,这么多的手机频段,天线到底是如何设计的?


    这篇论文发表于2015年,当时还是4G的时代,因此论文所述天线主要是应用于4G手机,其所支持的频段也不像目前手机这么多,但是对我们读者了解学习手机天线,还是有一定的参考意义的。


手机多频天线到底怎么设计?


    论文的前言中,介绍了手机天线的设计要点,和设计难点:带宽宽,尤其对于低频频段,相对带宽超过了30%;频段多,从低频600MHz到高频2.7GHz,体积小,而且效率高。


手机多频天线到底怎么设计?


    接着引出了论文所提出的一款5频FIPA天线。这5个频段包括GSM850/ 900/ DCS/ PCS / WCDMA。天线示意图如下图所示,该天线具有两个窄缝和接线引脚,该 PIFA 印刷在具有两个狭缝的天线支架上。外壳(环氧树脂 SLA 树脂 + 聚丙烯酸酯;= 3.13, )的尺寸为 126 × 66 × 8.9 mm 3。基板(FR-4; ,)具有7×62×1mm的整体尺寸3,和PCB接地平面具有的115×62×1mm的整体尺寸3,这是基于在商业智能手机的大小. 天线支架(环氧树脂 SLA 树脂 + 聚丙烯酸酯;,) 的体积为 62 × 8 × 5 mm3。


手机多频天线到底怎么设计?


    图2 给出了这款天线的仿真驻波示意图,文章中以VSWR<3作为设计参考,可以支持除了LTE频段外的GSM850/ 900/ DCS/ PCS / WCDMA频段。通过结合 PIFA 模式和两个狭缝模式,实现了多波段操作和宽带宽。经验证,表面电流分布如图3所示。GSM850/900 频段由 PIFA 的基本谐振模式覆盖,如图3(a) 所示。DCS/PCS/WCDMA 频段与狭缝 1 和狭缝 2 的半波长狭缝谐振模式相结合,如图3(b)和3(c) 所示, 分别。


    PIFA 的 3 次谐波谐振模式在 3 GHz 左右实现,如图3(d) 所示。图4以展开视图示出了每个谐振模式的电流路径,如图1(c)所示。所提出的五波段 PIFA 的每个谐振模式都是在每个谐振频率上独立实现的。图5显示了不同a、b和c长度的模拟,如图1(c) 所示。图5(a)和5(b)表明,通过改变a和b的长度,阻抗可以在 1800 MHz 和 1900 MHz 附近匹配,因此 DCS/PCS/WCDMA 频段很容易通过优化调整a和b的长度来实现。图5(c)显示了所提出的天线的谐振频率可以由c的长度控制。当c的长度增加时,较低和较高频带的谐振频率向下移动。


    虽然提出的五频段 PIFA 在紧凑的体积内具有宽带宽和多频段操作,但并未涵盖低频 LTE 频段和高频 LTE 频段,如图2所示. 为了覆盖整个 LTE 频段,在低频 LTE 频段(699-862 MHz)需要额外的谐振模式,并且需要在 3026 MHz 的五频段 PIFA 的 3 次谐波谐振模式来移动高频LTE 频段(2496–2690 MHz)。在下一节中,通过嵌入接地引脚和两个 PIN 二极管,提出了与所提出的五频段 PIFA 相结合的频率可重构天线,以覆盖 3G 服务频段(GSM850/900/DCS/PCS/WCDMA 频段)和整个范围LTE 频段。


手机多频天线到底怎么设计?


    图3 给出了该天线的表面电流分布


手机多频天线到底怎么设计?


    接下来,神奇之笔来了,通过嵌入接地引脚和两个 PIN 二极管,提出了与所提出的五频段 PIFA 相结合的频率可重构天线,以覆盖 3G 服务频段(GSM850/ 900/ DCS/ PCS/ WCDMA  频段)和整个范围LTE 频段。


    五频段 PIFA 是为 GSM850/900/DCS/PCS/WCDMA 频段设计的,3 次谐波谐振模式发生在 3 GHz 附近。为了额外覆盖低频 LTE 频段和高频 LTE 频段,建议的五频段 PIFA 首先修改为更长的c长度和一个额外的接地引脚,如图6所示。c的长度略微增加到 11.4 mm,而天线高度和支撑没有增加。如图5(c) 所示,五波段 PIFA 的谐振频率随着c的长度向下移动增加。在右上方增加了一个额外的接地引脚,因此修改后的五波段 PIFA 的谐振频率进一步向下移动,如图7所示。


    然后,最终将两个PIN二极管(PIN二极管1和PIN二极管2)嵌入建议天线的左上侧和右上侧作为接地引脚,如图8(a)所示。图8(b)和8(c) 分别显示了没有/有外壳的建议天线的照片。图9显示了模拟的建议的天线与开关技术。对于状态 1(PIN 二极管 1:ON 状态,PIN 二极管 2:OFF 状态),建议的天线工作在低频 LTE 频段、DCS/PCS/WCDMA 频段和高频 LTE 频段。观察到,通过使用增加的c长度(11.4 mm)和右上方的额外接地引脚,一阶和三阶谐波谐振模式现在向下移动以分别覆盖低频 LTE 频段和高频 LTE 频段边。对于状态 2(PIN 二极管 1:OFF 状态,PIN 二极管 2:ON 状态),GSM850/900 频段由 PIFA 的谐振模式操作,其中接地引脚连接到右上方的 PIN 二极管 2。图10(a)和10(b)分别显示了拟议天线在低频 LTE 频段(状态 1)中的 780 MHz 和 GSM850/900 频段(状态 2)中的 920 MHz 处的模拟表面电流分布。


    值得注意的是,建议的天线在每个状态(状态 1 或状态 2)下独立运行。图11(a)和11(b)还分别显示了拟议天线的模拟表面电流分布,包括低频 LTE 频段(状态 1)中的 780 MHz 和 GSM850/900 频段(状态 2)中的 920 MHz 的接地平面。观察到地平面上的表面电流强度远低于辐射体上的强度,因此所提出的天线的辐射效率不受用户手部效应的显着影响。通过在右上方增加一个接地引脚来增加电流路径的长度,并通过开关技术结合两种工作状态(状态 1 和状态 2),实现了低频段的宽阻抗带宽。所以,提议的天线可以有效地覆盖整个 LTE 频段范围以及现有的商业频段(GSM850/900/DCS/PCS/WCDMA),同时符合严格限制的天线体积。


    为了证明所提出的天线切换方案的有效性,所提出的具有两个 PIN 二极管和偏置网络的天线的设计如图所示12 . 使用纽扣电池将偏置电压设置为 3 V。在偏置网络中,R 1和R 2电阻用于控制偏置电流,C 1和C 2电容器用于隔直,和电容器用于旁路,L 1和L 2电感器用于射频扼流。偏置网络中每个组件的值如下:R 1 = R 2 = 300 Ω,C 1 = C 2 = 100 pF,= = 100 pF,并且L 1 = L 2 = 100 nH。在正向偏置状态下,PIN 二极管的串联电阻在 10 mA 时最大为 0.5 Ω。SKYWORKS 的 SMP1322-040LF 用于将由于 PIN 二极管的串联电阻引起的耗散功率损耗降至最低 [ 10 ]。


    图13(a)显示了对建议天线的模拟和测量。模拟结果与实测结果吻合良好。图13(b)和13(c)显示分别针对低频段和高频段模拟和测量的总效率。对于所有工作频段,建议的天线总效率大于 40%。天线效率是根据 CTIA 3.3 [ 11 ]在 HOWLAND 的 OTA 室中测量的,这对于工业中的实际移动手机天线应用来说通常是可以接受的 [ 12 ]。图14(a)、14(b)、14(c)和14(d) 分别显示了在 800 MHz、920 MHz、1950 MHz 和 2600 MHz 下模拟和测量的辐射图。模拟和测量的结果吻合得很好。


    这篇论文提出了一种紧凑的频率可重构多频段天线,以在 8 × 62 × 5 mm 3 (2.48 cc)的非常小的天线体积内覆盖大多数商业 3G/4G 移动应用。在有限的天线体积 (8 × 54.6 × 5 mm 3; 2.18 毫升)。然后,结合改进的五频段 PIFA,优化添加了两个 PIN 二极管和一个额外的接地引脚,并且建议的天线也可以覆盖整个 LTE 频段范围。对于状态 1,建议的天线覆盖低频 LTE 频段、DCS/PCS/WCDMA 频段和高频 LTE 频段。对于状态 2,它涵盖 GSM850/900 频段。对于所有工作频段,建议天线的总效率大于 40%。因此,本文提出的紧凑型频率可重构天线有望广泛用作手机天线。


    随着手机所要支持的频段越来越多,手机天线也会越来越复杂。出去论文中所给出的用于通信的天线之外,手机天线还包括蓝牙天线,GPS天线,NFC天线等等。


在线留言询价
推荐阅读
  • 点击次数: 3
    2026-11-04
    AD8319是一款解调对数放大器,它能将RF输入信号精确地转换为相应的dB标度输出。它在级联放大器链上采用渐进压缩技术,每一级均配有检波器单元。该器件有测量和控制器两种工作模式。对于1 MHz至8 GHz信号,它能保持精确的对数一致性,并能在最高10 GHz下工作。输入动态范围为40 dB(典型值,电阻:50 Ω),误差小于±1 dB。AD8319具有8 ns/10 ns响应时间(下降时间/上升时间),实现超过50 MHz脉冲速率的RF突发检测。在环境温度条件下,该器件具有极佳的对数截距稳定性。需在3.0 V至5.5 V电源供电下工作。典型功耗为22 mA,当器件禁用时,功耗降至200 μA。AD8319可配置为向功率放大器提供控制电压或从VOUT引脚提供测量输出。因为输出可以用于控制器应用,所以宽带噪声问题得到了特别处理,可降至较小。在这种模式下,设定点控制电压作用于VSET引脚。RF放大器的反馈环路通过VOUT闭合,其输出将放大器的输出调节至对应于VSET的幅度。AD8319在VOUT引脚端提供0 V至(VPOS − 0.1 V)输出能力,适合控制器应用。作为一款测量器件,VOUT外部连接到VSET以产生输出电压VOUT,该电压为RF输入信号幅度的较小线性dB函数。对数斜率为-22 mV/dB,由VSET接口确定。截距为15 dBm(电阻:50 Ω,CW输入),采用INHI输入。这些参数非常稳定,不随电源电压和温度波动而变化。AD8319采用SiGe双极性IC工艺制造,并采用2 mm × 3 mm、8引脚LFCSP_VD封装,工作温度范围为−40℃至+85℃。特性• 宽带宽:1 MHz至10 GHz• 高精度:±1.0 dB(温度范围内)• 动态范围:&gt;40 dB (8 GHz)• 温度稳定性:±0.5 dB• 低噪...
  • 点击次数: 3
    2026-11-04
    TPS62840 是一款高效降压转换器,具有典型值为 60nA 的超低工作静态电流。此器件具有特殊电路,可在 100% 模式下实现仅 120nA 的 IQ,因此可在放电末期进一步延长电池寿命。此器件采用 DCS-Control 技术,可以为无线电提供干净的电源,工作时具有 1.8MHz 的典型开关频率。在省电模式下,此器件可将轻负载效率向下扩展至 1µA 负载电流及以下。可以将一个电阻器连接到 VSET 引脚以选择 16 种预定义的输出电压,因此这款器件可以灵活地用于各种 应用 并最大限度地减少了外部组件的数量。该器件的 STOP 引脚可立即消除所有的开关噪声,从而在测试和测量系统中执行无噪声测量。TPS62840 提供了高达 750mA 的输出电流。此器件的输入电压为 1.8V 至 6.5V,支持多种电源,例如 2 节至 4 节碱性电池或 1 节至 2 节锂二氧化锰 (Li-MnO2) 或 1 节锂离子/锂亚硫酰氯 (Li-SOCl2) 电池。特性• 60nA 工作静态电流• 100% 占空比模式下,IQ 为 120nA• 输入电压范围 VIN:1.8V 至 6.5V• 高达 750mA 的输出电流• 射频友好型 DCS-Control™• 1µA IOUT(3.6VIN 至 1.8VOUT)时的效率为 80%• 通过 VSET 引脚提供 16 种可选输出电压• 自动转换 PFM/PWM 或强制 PWM 模式• 可选的强制 PWM 和 STOP 模式• 输出放电功能• 25nA 关断电流• SON-8、WCSP-6 和热增强型 HVSSOP-8
  • 点击次数: 3
    2026-11-04
    LTM8033 是一款电磁兼容 (EMC) 36V、3A DC/DC μModule® 降压型转换器,专为满足 EN55022 标准的辐射发射要求而设计。传导发射要求可以通过增设标准的滤波器元件来满足。封装中内置了开关控制器、电源开关、电感器、滤波器以及所有的支持元件。LTM8033 可以在 3.6V 至 36V 的输入电压范围内运作,支持 0.8V 至 24V 的输出电压范围和一个 200kHz 至 2.4MHz 的开关频率范围 (均由单个电阻器来设定)。仅需采用大容量的输入和输出滤波电容器便可实现完整的设计。LTM8033 采用紧凑(11.25mm x 15mm x 4.32mm) 的模压焊盘网格阵列 (LGA) 和球式网格阵列 (BGA) 封装,适合采用标准的表面贴装设备来进行自动化装配。LTM8033 具有符合 SnPb (BGA) 或 RoHS 标准的引脚涂层。特性• 完整的降压型开关模式电源• 宽输入电压范围:3.6V 至 36V• 3A 输出电流• 0.8V 至 24V 输出电压• 符合 EN55022 Class B 标准• 可对多个 LTM8033 稳压器进行均流以提供超过 3A 的输出• 可选的开关频率:200kHz 至 2.4MHz• 电流模式控制• 符合 SnPb 或 RoHS 标准的涂层&nbsp;• 可编程软起动• 紧凑的表面贴装型 LGA (11.25mm x 15mm x 4.32mm) 和 BGA (11.25mm x 15mm x 4.92mm) 封装应用汽车电池法规便携式产品电源分布式供应监管工业用品壁式变压器调节
  • 点击次数: 4
    2026-11-03
    LT4356-3 浪涌抑制器可保护负载不受高电压瞬态的影响。它可在过压事件(例如汽车负载突降)期间通过控制外部 N 通道 MOSFET 来调节输出。输出将被限制为安全值,从而允许负载继续正常运行。LT4356-3 还可监控 VCC 和 SNS 引脚之间的电压降,以防止发生过流故障。内部放大器可将电流检测电压限制为 50mV。在任一故障条件下,将会根据 MOSFET 应力按比例反向启动计时器。如果计时器终止,FLT 引脚将会拉低以警告即将关断。如果该状况持续存在,则会关闭 MOSFET,直到 SHDN 引脚暂时拉低。该辅助放大器可用作电压检测比较器或用于驱动外部 PNP 调整管的线性稳压器控制器。特性• 可阻止高电压浪涌• 可调输出钳位电压• 过流保护• 宽工作范围:4V 至 80V• 反向输入保护高达 –60V• 7µA 低关断电流• 可调闩锁故障计时器应用汽车/航空电子浪涌保护热插拔/实时插入电池供电系统的高压侧开关
  • 点击次数: 6
    2026-10-30
    MAX74840 是一款单电源、轨到轨输出 (RRO)、结型场效应晶体管 (JFET) 输入运算放大器 (运放)。输入电压范围包括负电源电压,输出电压摆幅可达轨到轨。这样,用户就可以在低电压、单电源应用中最大限度地提高动态输入范围,而无需单独的负电压电源进行接地检测。输入 EMI 滤波器可提高信号在面对邻近开关噪声源时的鲁棒性。带宽和转换速率方面的速度随着强大的输出驱动而提高,从而改善了建立时间性能,并使这些器件能够驱动现代单端逐次逼近寄存器 (SAR) 模数转换器 (ADC) 的输入。MAX74840 的额定工作温度范围为 -40°C 至 +125°C,工作电压为 5V 至 30V,额定电压为 ±15V。MAX74840 采用 8 引脚 MSOP 封装。特性宽增益带宽乘积:典型值 8MHz高压摆率23V/μs 典型值(低到高)-18V/μs 典型值(高到低)低输入偏置电流:TA = 25°C 时为最大值 ±15pA低失调电压:TA = 25°C 时为最大值 ±10mV低失调电压漂移:典型值±4μV/°C输入电压范围包括引脚 V-轨到轨输出电磁干扰抑制比(EMIRR)在 f = 1000MHz 和 f = 2400MHz 时,典型值为 90dB。应用高输出阻抗传感器接口光电二极管传感器接口跨阻放大器ADC 驱动器精密滤波器和信号调理
热门分类
关于我们

───  公众号二维码  ───

兆亿微波商城微信公众号

兆亿微波商城www.rfz1.com是一个家一站式电子元器件采购平台,致力于为广大客户提供高质量、高性能的电子元器件产品。产品覆盖功放器件、射频开关、滤波器、混频器、功分器、耦合器、衰减器、电源芯片、电路板及射频电缆等多个领域,平台主营业务涵盖电子元器件现货销售、BOM配单及提供产品配套资料等,为客户提供一站式供应链采购服务。 

  • 品质 • 正品行货 购物无忧
  • 低价 • 普惠实价 帮您省钱
  • 速达 • 专业配送 按时按需
Copyright ©2020 - 2021 兆亿微波科技有限公司
X
1

QQ设置

    1
3

SKYPE 设置

4

阿里旺旺设置

5

电话号码管理

电话 电话 电话
010-82888379
    1
6

二维码管理

    1
返回顶部
展开