如何为手持设备选择合适的天线?

如何为手持设备选择合适的天线?

时间:2020-02-12 07:47 作者:admin 点击:
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图2 决定真实天线性能的一个方法就是察看它的整体三维辐射效率图

选择内置天线   大多数手持设备需要一个内置天线,而不是外部天线,这纯粹是出于美学考虑。实际上,根据应用和设备的功能不同可能需要不止一个天线。   内置天线的典型结构是印制金属、PCB、塑料基板的柔性印制板、弯折天线、LTCC、陶瓷天线、四臂天线和内置板天线。设备的尺寸和机械结构的约束,以及电气要求,也决定了所要使用的天线的结构和技术。   大多数这种内置天线可以通过SMD工艺安装、SMT工艺安装、簧片引脚、压簧连接、微型U.FL/I-Pex连接器或直接焊接。 当使用长电缆连接时,信号在电缆中的传输损耗是很重要的因素,其数值可能达到几分贝。   要想在具有多频段应用的小型手持设备中解决这些最困难的设计问题,就会缩小天线和所需技术类型的选择范围。这些挑战是隔离度、最小增益和效率、手臂/身体影响和特殊吸收率。   当小型手持设备中的多个天线位置很近时,隔离度就成为非常重要的问题。工作在相同或相近频段的天线彼此间就会发生耦合,性能就会降低。   选择天线所需要的最小增益和效率成为小型设备设计中的一个挑战,这是由于天线和其他部件的距离很近,如LCD、金属屏蔽壳、电池,以及其他电子部件等。在比较低频段的应用中,如850MHz和900MHz频段,同样也存在挑战,这是由于工作频率越低波长越长。   人体对手持设备的影响也会产生问题,当人们拿着手持设备接近身体组织时,手臂/身体的影响会造成频率失谐。频率的谐振就会偏离出工作频段,从而会由于阻抗的不匹配和天线性能的下降而使信号产生很大的衰减。   此外,靠近手持设备的人体组织也会吸收天线辐射的能量,阻止信号向开放空间传输。同样,由于频率可调整的需求,SAR指标也应该被考虑到。

  由于许多特殊的陶瓷天线有很高的隔离特性和近场辐射分布特性,SAR和身体/手臂的影响可以降到最低,所以,即使是在小型的手持设备中也可以获得极好的隔离度。 选择陶瓷天线   在选择陶瓷天线时,也需要注意一些问题。陶瓷天线有许多种不同的类型,如LTCC天线、陶瓷单极天线等,在比较某些天线制造商独有的陶瓷天线的时候,人们就会发现天线的性能和应用的效果也是有差别的。   设计和性能指标的一致性是非常重要的,因为这有益于和天线公司的合作,这些公司具有很多的知识产权、很强的研究能力和工程能力。如果天线选择合适和依照设计指南的正确设计,即使采用微型的陶瓷天线,也可以达到70%~80%的效率,1~2dBi的最大增益,以及好于3dBi的平均增益。   所有的天线都应该进行全屏蔽测试以确保其质量和可靠性。这些测试包括机械结构和可靠性测试,如机械和温度冲击测试、振动和极限温度测试,以及组装前的机械连接设计测试。电气特性也应该在一定条件下进行测试,如用塑料壳包裹或电话机壳包裹后测试、靠近人体头部/手臂模型测试等,就像人们实际使用时那样。