天线失效分析.ppt

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1、天線失效分析一 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手機在發送接手機在發送接手機在發送接收信號時性能的好壞收信號時性能的好壞收信號時性能的好壞收信號時性能的好壞一定程度上取決于天線部分一定程度上取決于天線部分一定程度上取決于天線部分一定程度上取決于天線部分的設計。同時結構的設計。同時結構的設計。同時結構的設計。同時結構 空間空間空間空間(面積面積面積面積高度高度高度高度)也影響著天線也影響著天線也影響著天線也影響著天線性能性能性能性能比如比如比如比如 效率效率效率效率帶寬。還存在其它器件帶寬。還存

2、在其它器件帶寬。還存在其它器件帶寬。還存在其它器件(LDO(LDO,LCD,Battery FDC Speaker),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)。一 手機天線基本參數頻頻帶：帶：網絡分析網絡分析儀儀(校正過的校正過的)單單端口端口測測S11S11小于小于-10db10db所覆蓋的頻段。所覆蓋的頻段。回波損耗回波損耗網絡分析網絡分析儀儀(校正過的校正過的)單單端口端口測測S11S11頻頻段內小于段內小于-10db-10db。一 手機天線基本參數

3、輻射輻射效率效率天天線線輻射輻射功率功率與與輸入輸入到到天線天線上上的的功率功率之之 比比。阻抗阻抗：天天線線饋饋電電點點的的阻抗阻抗也是輸入高頻電壓與高也是輸入高頻電壓與高頻電流之比。頻電流之比。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即滿足阻抗匹配足阻抗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隔離屏蔽室內隔離屏蔽室內進行測量進行測量在相同標准天線在相同標准天線(無方向性無方向性)和測待測天和測待測天線輸入功率下線輸入功率下待測天線在最大輻射方向上某點功待測天線

4、在最大輻射方向上某點功率密度率密度 與標准天線在該點產生功率密度比值。與標准天線在該點產生功率密度比值。二 手機天線失效模式2.12.1天天線帶線帶寬寬過過窄窄即即網絡分析網絡分析儀儀測測S11S11參數小于參數小于-10db10db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有些天線放低要求做到小于于-8db.-8db.天線空間與頻段是密切相關天線空間與頻段是密切相關其預留空間其預留空間W(15-W(15-25mm)L(35-45mm)H(6-8mm),25mm)L(35-45mm)H(6-8mm),其中其中H H決定天線諧振決定天線諧振頻率帶寬頻率帶寬W LW L決定天線最低頻率

5、。決定天線最低頻率。二 手機天線失效模式2.22.2天天線線阻阻抗抗不不能能匹配匹配 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圖讀取天線圖讀取天線阻抗阻抗R+J X,R+J X,發現發現X X很大很大R R與與5050相差甚遠。顯然天線相差甚遠。顯然天線匹配失調。此時天線反射系數很大匹配失調。此時天線反射系數很大效率會很小。效率會很小。二 手機天線失效模式2.22.2怎樣解決怎樣解決天天線線阻阻抗抗不匹配不匹配 2.2.1.2.2.1.整體從天線諧振長度把握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

6、諧振長 度度而其諧振長度約比而其諧振長度約比1/41/4波長小波長小借助網絡儀實地借助網絡儀實地調節。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短路柱能將天線部分容抗變為感抗部分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歐姆阻抗匹配。從當饋電柱和短路柱之間距歐姆阻抗匹配。從當饋電柱和短路柱之間距離離SmithSmith圖得到阻抗作明顯改變。圖得到阻抗作明顯改變。二 手機天線失效模式2.22.2怎樣解決怎樣解決天天線線阻阻抗抗不匹配不匹配 2.2.3.2

7、.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迭加于天線阻抗。一般在手機打板前阻抗。一般在手機打板前會預留天線匹配網絡空會預留天線匹配網絡空間。常見間。常見L L型和型和 型。型。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 SAR 近場近場測試。遠場定義測試。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 可以可以這樣認為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各偶極子在

8、遠場某點處測試輻射迭加極子在遠場某點處測試輻射迭加其輻射方位角各其輻射方位角各有不同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所以手機天線同偶極子具有類似方向圖類似方向圖-蘋果型蘋果型 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手機天線我們最理想是3D3D場型圖是全向的場型圖是全向的精密精密偶機子蘋果。單獨天線測量場型圖是很容易做到很偶機子蘋果。單獨天線測量場型圖是很容易做到很好好但沒有用。必須在手機內置的環境下測量但沒有用。必須在手機內置的環境下測量所所以與其說測量天線場型圖好壞以與其說測量天線場型圖好壞不如說在多諧振頻不如說在多諧振頻率下率下測量手

9、機內部器件構造對天線場型圖影響測量手機內部器件構造對天線場型圖影響 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質。相同本質。TRP TIS TRP TIS 存在問題存在問題從以下方面尋找原因從以下方面尋找原因 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間距多頻擴多頻擴展間干擾。展間干擾。2.2.周圍器件對天線影響。周圍器

10、件對天線影響。1 1 天線周圍是否有馬達天線周圍是否有馬達Speaker,Receiver,Speaker,Receiver,攝像攝像頭頭FPCFPC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 三 手機天線Active失效模式3.1天線遠場測試失效 4.4.天線饋點焊盤不小于天線饋點焊盤不小于2mm*3mm2mm*3mm 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 SARSAR屬于近場測試

11、屬于近場測試 R D2/R D2/近場范圍內近場范圍內近場范圍內近場范圍內天線天線天線天線 不能視作點源輻射單元。不能視作點源輻射單元。不能視作點源輻射單元。不能視作點源輻射單元。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 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：的定义是：的定义是：的定义是：手手手手機機機機和基和基和基和基站站站站正常正常正常正常通話通話通話通話模擬模擬模擬模擬人腦人腦人腦人腦一一一一定物质定物质定物质定物质密度（密度（密度（密度（

12、）下的）下的）下的）下的單單單單位体积单元（位体积单元（位体积单元（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）吸收）吸收）吸收（耗损）的单位电磁能量（耗损）的单位电磁能量（耗损）的单位电磁能量（耗损）的单位电磁能量（dWdW）对时间）对时间）对时间）对时间求求求求导数。导数。导数。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，的频率范围，的频率范围，的频率范围，人腦人腦人腦人腦能量吸收会出能量吸收会出能量吸收会出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现较明显的局部性和不均

13、匀特征，容易引起人體不適應现较明显的局部性和不均匀特征，容易引起人體不適應现较明显的局部性和不均匀特征，容易引起人體不適應美美美美國標准國標准國標准國標准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值值值值偏高偏高偏高偏高超過超過超過超過標准標准標准標准而而而而失效失效失效失效。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 a 記錄記錄SARSAR值值以及所對應頻點。以及所對應頻點。b b 用網絡儀觀察回損用網絡儀觀察回損并記錄并記錄10 10 dBm頻點品。頻點品。c c 判斷應該將

14、判斷應該將-10-10 dBm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并觀察覆蓋頻段規律。律。e e 再次再次SARSAR測試。測試。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 阻抗匹配差阻抗匹配差直接導致過多能量被反射。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而是矢量迭加損耗。特別邊緣輻射加損耗。特別邊緣輻射天線高度直接決定輻射能天線高度直接決定輻射能力力其邊緣輻射方案導致低效率其邊緣輻射方案導致低效率 Thank you!THE END！