手机天线的基本知识（1）

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手机天线的基本知识

1.1移动通信对手机天线的要求

外在要求：
天线尺寸小，重量轻，剖面低，携带方便，机械强度好 。

电性能要求：水平面要求有全向辐射方向图，频带宽，效率高，增益高，受周围环境影响小，对人体辐射伤害小。

1.2手机天线的分类和性能对比

1.2.1分类

手机天线可按所处的位置分为外置和内置天线两大类。
手机天线按传统的天线单元形式可分为：
1.单极天线
2.螺旋天线
3.PCB印制螺旋天线
上面三种为外置天线

下面五种为内置天线
4.微带贴片天线
5.缝隙天线
6.IFA天线和倒L天线
7.PIFA
8.陶瓷天线

外置天线

外置天线的的优点是频带范围宽、接收信号比较稳定、制造简单费用相对低；缺点是天线暴露于机体外易于损坏、天线靠近人体时导致性能变坏、不易加诸如反射层和保护层等来减小天线对人体的辐射伤害、同时对于FDD的系统，接收和发送必须使用不同的匹配电路。 传统的外置天线一般为单极天线，虽然制作简单，但是尺寸较大，不便于携带。

一般采用螺旋天线来降低天线的尺寸（法向螺旋），另外现在也开始使用印制在PCB的螺旋天线来得到更小尺寸与各种形状的外置天线。

这种天线还有许多种变形形式，能够实现多频、宽带的要求，有很强的灵活性，因此在外置天线中，此类天线的应用越来越广。

拉杆天线：一般是采用一节1/4波长螺旋和一节1/2波长螺旋构成，需要介质棒去耦，用来实现手机的高增益，在手持情况下，其增益可增加6dB以上。

另外还有一种所谓的介质天线，中长介质天线是一种漏波天线，其辐射特性为端射，而此处的介质天线可能是类似单极天线的天线，其通过介质谐振器的原理工作来辐射信号，可以使天线的体积大大减小，如果如此，此天线的Q值高，带宽窄，宽带与多频均不易实现，应不会有多少应用。

下面是其基本介绍：
介质振荡器天线由高介电常数、低损耗的材料制成，其好处是：尺寸小，带宽可在1％～10％内可调，无导体损耗，天线效率高，可产生多种模式，低次模带宽好一些，高次模增益大。

如果介质振荡器的尺寸足够小，也是可以内置于手机中的。

综述：
单极天线由于其要求的长度长，一般不使用。

拉杆天线虽然有效增益高，电性能较好，但其结构复杂，同时需要使用记忆金属作材料，因此价格较贵，除北美等少数地方外，应用较少，我们不考虑使用。

螺旋天线以其良好的辐射特性、小体积、频带扩展容易实现的特性成为外置天线的的主流，但其体积还是较大，同时形状固定，不适合手机造形设计等特殊要求。

PCB形式的螺旋天线比普通螺旋天线的体积更小，天线形状是扁平特性的，同时此类天线的设计具有较强的灵活性，应用渐多。

在外置天线的应用中螺旋天线还是第一选择，其次是PCB形式的螺旋天线。

1.2.3内置天线的情况

内置天线的特点：
可以做得非常小，不易损坏；可以将其安放在手机中远离人脑的一面，而在靠近人脑的部分贴上反射层、保护层来减小天线对人体的辐射伤害。

可以安装多个，很方便组阵，从而实现手机天线的智能化，这一点对未来的移动通信系统来说非常有用。

内置天线的形式特别多，包括微带贴片天线、缝隙天线、IFA天线和倒L天线、PIFA、陶瓷天线等等。

PIFA是现在使用得最多的一种内置天线，其由倒F线天线演变而来，具有体积小，增益高，剖面低，带宽相对较宽的特点，是在手机天线中使用得最多的天线。

贴片天线与缝隙天线也是使用得较多的内置天线，贴片天线与缝隙天线可通过巴俾涅原理互换。

PIFA与贴片天线将后面进行一定的分析。
陶瓷天线是一种特别小型化的天线。陶瓷天线的种类可分为块状陶瓷天线与多层陶瓷天线，前者是使用高)将整块陶瓷体一次烧结完成后再将天线的金属部份印在陶瓷块的表面上；后者则采用低温共烧（LTTC）的方式将多层陶瓷迭压对位后再低温烧结，所以天线的金属导体可以依设计需要印在每一层陶瓷介质层上，故可有效缩小天线所需尺寸，并能达到隐藏天线设计布局的目的。

一般地，陶瓷天线只在要求天线尺寸极度小的情况下使用，现在在蓝牙设备中有应用。其增益低，效率低，频带窄，而且成本高，在手机中使用还需假以时日。

1.2.4内置天线与外置天线电特性与成本比较

一般情况，外置天线的驻波比可以做到2，增益可以做到0-1dBi。

对于内置天线，驻波也可以做到3之内，增益了可做到0-1dBi。

在手机天线中，天线增益并不重要，其平均有效增益才重要，基本的结论，外置天线的平均有效增益比一般的内置天线大2dB左右。内置天线的效率是达不到外置天线的水平的。

手机天线选择时不能被PEAK GAIN有欺骗，实际的平均有效增益小于此值，同时与手机设计息息相关。

外置天线手机天线价格为2.5—4元左右。
而且内置天线比较贵，大概从3—20元都有。