GSM手机外置天线的原理及制作

作者：华宇科技 (南京) 有限公司 班万荣

欢迎访问e展厅 展厅 1 电子产品展厅 平板电脑, 电子书阅读器, 笔记本电脑, IC卡设备, GPS/卫星导航系统, ... 摘要：手机在人们的生活中起着越来越重要的作用，而手机在发送接收信号时性能的好坏，一定成度上取决于射频电路天线部分的设计。介绍了GSM频段手机外置天线的原理和电气特性要求，及依据天线工作原理工厂对手机天线的检验方法。 关键词：外置天线；EGSM；DCS Principle and Making of GSM Mobile Phone Exposed Anten na BAN Wanrong (Arima Technology (Nanjing) CoLtd,Nanjing, 210003,China) Abstract：Mobile phone is more and more important in people′s living, and the p erformance of mobile phone transmitting and receiving signal is determined by de sign of antenna part of RF circuit in some respects In this paper principle an d electric characteristic demand of GSM mobile phone exposed antenna is introduce d, and inspection of mobile phone antenna according its work principle i s also told Keywords：exposed antenna；EGSM；DCS 1GSM手机外置天线的原理 手机天线对整个手机来说是一颗机构电子料，他的外观同工业设计有关系。这里着重讲述 手机外置(exposed)天线电气方面的原理及制做。 当电能量加到并联谐振网络上时，并联谐振网络就会 电能量，且频率F与电磁波频率一致时，产生电能量相对最大。手机天线就是运用这样的电气原理，为了更好地发送和接收电磁波，将并联谐振回路中的电容两个板极打开，以电感为振子。电容性以分布容性实现，因中国的全球通波段和欧洲一致，EGSM(低发高收880~915 MHz及925~960 MHz)加DCS(发1 710~1 785 MHz，收1805~1 885 MHz),总对天线来说要求DualBand(880~960 MHz,1 710~1 880 MHz)。故电感为一个有两种疏密度的线圈，以满足两波段频率发送接收的需要。 若是做三频天线，因PCS频段与DCS频段接近，只需在DCS频段上扩展就可以。调节手机天线电气性能时，需要一只最终定型的手机（所有其他部件不再会改变）制作手机天线测试工具，在其天线连接的部位引1根钢管线出来安装SMA头。通过接校准过单端口S11参数的矢量网络分析仪Aginlent8753来显示天线在两个频段的S11特性，应该在有用频段内小于-10 dB, 测试时周围不应该有金属反射面，有些厂商EGSM频段做不到小于-10 dB，那最低要求也要做到小于-8 dB。 若满足不了S11特性，就要通过改变线圈的长度和疏密度及手机内部PCB板匹配网络来满足S11参数特性。参数达标后，将线圈固定并拍照记录下线圈的长度和疏密度，使之可用以大量生产，并记录下匹配网络各被动器件参数用于手机内部PCB板匹配网络制作。若是翻盖手机，S11在闭合和打开时都满足所测标准，主要考察打开时的S11。S11与VSWR有对应换算关系。调好S11后，还要测其增益与方向性，这就要求在3D或2Dchamber里测试，绘出图形，再换算成理论要求平均增益， 接近于0 dB。但实际做不到，一般要求EGSM频段不小于-1 dB,DCS频段不小于-2 dB。内置天线更低为-4 dB,另外SAR测试也要达标，这要求在专用的SAR实验室测试（实验室必须具有国际认证资格）目前国家并没有做强制要求。 因为要做到电气性能达标，线圈必须大于一定长度，所以天线外露出机壳的部分必须大于16.4 mm，但是把线圈缩入机壳内的除外。除装配合格外，手机外置天线要做落甩实验，直板机从高度为1.5 m落下，折叠机为1.2 m。经落甩后机构电气性能都不能改变。 2外置天线参数检验方法 手机整机厂商检验手机外置天线产品参数是否合格的简便方法： （1）频率范围（frequency range）用校正过单端口S11的网络分析测S11小于 -1 0 dB的范围涵盖所需频段为合格。 （2）阻抗（impedance）用较正后的网络分析仪测阻抗密斯圆图上，（0，0）是匹配点（50 Ω）。 （3）回波损耗（return lose）测量方法与频率的测量相同，带内回损-10 dB。 （4）电压驻波比（VSWR）用网络分析仪测，先较正单端口S11,按Format 后测SWR。 （5）增益（gain）需在隔离度优于-80 dB的屏蔽室（chamber）中进行测量。在手机以天线连接到PCB接口处引一个RF cable出来，加信号发时，用标准天线测待测天线发射出来的功率（近场测试）。所得测试及功率除以加到天线到PCB接口处信号的功率即为增益。 （6）额定功率（power rating）需要在隔离度优于-80 dB的屏蔽中测量。取手机一部装上SIM卡和电池，开机使手机处于发射状态，用标准天线作近场测量。测出的功率为额定功率。 （7）极化方向(polarization) 可用垂直极化（vertical polarization）标准天线测量。如果被测天线是水平极化（horizontal polarization），那垂直标准极化天线几乎收不到信号。 3结语 现在人们为了手机外壳的简约美观而去掉外置式天线，因此手机天线向内置式发展，但内置天线增益较低，造成手机收发性能不好，在基站信号较弱的地方容易断话。故手机外置式天线在手机业中仍占有一席之地，研究并做好、做小手机外置式天线仍是市场的需求。 参考文献 ［1］Agilent8753ES操作手册［S］. ［2］Philips RF手册［S］. ［3］祁玉生，邵世祥.现代移动通信系统［M］.北京：人民邮电出版社，1999. ［4］孙宇彤.TDMA空中接口技术［M］.北京：人民邮电出版社，2002.(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (8/1/2005)