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楼主: wwlboy

[讨论] PCB设计对天线影响点的经验之谈

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发表于 2009-7-7 15:57:44 | 显示全部楼层
主板对天线灵敏度的影响应注意以下几个方面:

1、RF模块附近避免安置一些零散的非屏蔽元件

2、不要设计较长的FPC

3、屏蔽盒尽量规整,同时少开散热孔,最忌讳条形孔槽

4、RF布线时多运用铺地隔离,走线多运用圆弧

5、PCB边缘打地墙

6、一些金属元件尽量接地,同时设计好RF地

做好这些方面,可以大大改善天线灵敏度和杂散

如果天线发射功率已达到要求,补偿合理,并且RX level也与cell相差在1以内,可以讲天线ok。这时接收灵敏度差是属于主板布板、布线及天线环境结构的原因造成,这个概念目前在有实力的手机RF工程师中已逐步被认可。他们通过与天线工程师共同研讨、试验,在主板、手机结构方面采取适当的接地、屏蔽、吸波等措施,在天线不变的情况下,使灵敏度提高5~10dBm,项目上市。同时双方对问题认识都有提高,避免今后的设计出同样问题。而另一些不太谦虚手机RF还在指责天线设计,不断要求改进,最后结果带问题上市或项目下马“烧钱”。
      其实道理很简单,天线工作时主板布板、布线及天线环境结构的耦合吸收、再次辐射,若干频率幅度和相位的变化使得频、相产生偏差增量、噪声也增大,消除或减弱起因后灵敏度即得到改善。
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发表于 2009-7-9 09:58:27 | 显示全部楼层
楼上说的好,支持,学习中!
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发表于 2009-7-9 11:56:01 | 显示全部楼层
用頻譜看一下inband的noise,可以得到些具體的問題:
- 得到In-band的雜訊高低 (((power or 接地問題
- 得到inband 的CLK強度  ((( clock layout or 是否需要fine tune damping filter

希望可以幫助你!
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发表于 2009-7-28 15:15:15 | 显示全部楼层
楼主的标题太唬人了。进来看的多数都是想学习一下的。
呵呵[em07]
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发表于 2009-10-20 14:11:57 | 显示全部楼层
学习一下
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发表于 2009-10-20 15:36:54 | 显示全部楼层
转帖--非原创 (看看是不是对您有用)

1,拿到手机,初步看下手机长度(理想状态是四分之一波长),厚度(PIFA的高度应不小于6.5mm,实际项目中有些会小到4-5mm,此时我们可以把天线面积尽可能做大,但效果不一定很好)。

2,观察外壳,查看手机外部环境,看看是喷漆,电镀还是金属,以及金属性物件(影响天线性能的物件)在机壳上占有比例有多大,都出现在什么位置上。

3,打开手机,仔细观察手机内部环境,重点查看天线附近环境,一般出现在附近的器件有SPEAKING,CAMENA,RECEIVE,麦克,振动器,还有就是注意主板地对天线的距离,高度。

4,确认天线的形式:
a:(FPC,FPC+支架,STAMPING+支架,STAMPING直接在后壳)

b:(采用PIFA   还是MONOPOLAR)

5,做治具,对天线进行初步调试(VSWR)。(一般先采用0ohm匹配,也有些是不能变动匹配即采用原匹配进行调试)对天线走法以及匹配进行重点调整。天线的走法上,常规G型(倒G型),双高  


6,待治具初步调试达到一定的效果后进行整机测试,(一切以整机调试为准)目前调试中一般尽可能做到功率平整,即最高功率出现在中间位置,有时为了灵敏度的考虑,会有意识的把功率做的较为偏高。如果VSWR测试较好,整机测试调整半天时间后还是较难出来效果,就应该考虑先确定是哪里影响了天线性能。把一些部件逐步的安装,拆卸,一个一个的确认,直到找到影响最大的一个或是几个。再来考虑怎么处理;1,接地(主要是前壳上的一些金属或电镀器件);2,把环(一般指前壳较大的金属性圈)剪断;3,天线形式再调整,尽可能的远离最大影响器件(如天线设置在尾部,电池对天线影响很大的话,考虑尽可能远离电池);4,看看能否建议客户更换某些器件(可以先做对比报告给客户看,让他了解该器件对天线性能的影响到底有多大);

7,打样,把报告,和客户方工程人员沟通好(需要足够耐心,注意客户方到底需要怎样的指标要求)

8,通过几次打样确认后,开模。开模前一定要确认拿到手上测试的是不是最终整机,如果不是一定需要和客户说明,并拿到客户的开模确认邮件。

矢网分析仪调vswr以及s参数
频谱分析仪可以调干扰等
综测仪,暗室测方向图,功率等。不一而足。

PS:
   手机结构设计标准 之一. 天线的设计

一. 天线的设计

PIFA双频天线高度≥7mm,面积≥600mm2,有效容积≥5000mm3 PIFA
三频天线高度≥7.5mm,面积≥700mm2,有效容积≥5500mm3
PIFA天线与连接器之间的压紧材料必须采用白色EVA(强度高/吸波少)
圆形外置天线尽量设计成螺母旋入方式 非圆形外置天线尽量设计成螺丝锁方式。
外置天线有电镀帽时,电镀帽与天线内部外壳不要设计成通孔式,否则ESD难通过。
内置单棍天线,电子器件离开天线X方向10(低限8),天线尽量靠壳体侧壁,天线倾斜不得超过5度,PCB天线触点背面不允许有金属。
内置双棍天线如附图所示,效果非常不好,硬件建议最好不要采用
天线与SIM卡座的距离要大于30MM GUHE电工天线,周围3mm以内不允许布件,6mm以内不允许布超过2mm高的器件,古河天线正对的PCB板背面平面方向周围3mm以内不允许有任何金属件。

PS:
   内置天线对于手机整体设计的通用要求
主板
a. 布线  在关联RF的布线时要注意转弯处运用45度角走线或圆弧处理,做好铺地隔离和走线的特性阻抗仿真。同时RF地要合理设计,RF信号走线的参考地平面要找对(六层板目前的大部份以第三层做完整的地参考面),并保证RF信号走线时信号回流路径最短,并且RF信号线与地之间的相应层没有其它走线影响它(主要是方便PCB布线的微带线阻抗的计算和仿真)。PCB板和地的边缘要打“地墙”。从RF模块引出的天线馈源微带线,为防止走线阻抗难以控制,减少损耗,不要布在PCB的中间层,设计在TOP面为宜,其参考层应该是完整地参考面。并且在与屏蔽盒交叉处屏蔽盒要做开槽避让设计,以防短路和旁路耦合。天线RF馈电焊盘应采用圆角矩形盘,通常尺寸为3×4mm,焊盘含周边≥0.8mm的面积下PCB所有层面不布铜。双馈点时RF与地焊盘的中心距应在4~5mm之间。
b. 布板RF模块附近避免安置一些零散的非屏蔽元件,屏蔽盒尽量规整一体,同时少开散热孔。最忌讳长条形状孔槽。含金属结构的元件,如喇叭、马达、摄像头基板等金属要尽量接地。对于折叠和滑盖机,应避免设计长度较长的FPC(FPC走线的时钟信号及其倍频容易成为带内杂散干扰),最好两面加接地屏蔽层。
c. 常见问题
对于传导接收灵敏已经满足要求(或非常优秀)但整机接收灵敏度差的情况,特别是PIFA天线,其辐射体的面积和形式还是对辐射接收灵敏度有一定的影响,可以在天线方面做改进。
整机杂散问题原因在于天线的空间辐射被主板的金属元件(包括机壳上天线附近的金属成分装饰件)耦合吸收后产生一定量的二次辐射,频率与金属件的尺寸关联。因此要求此类元件有良好的接地,消除或降低二次辐射。整机杂散问题还与天线与RF模块之间的谐振匹配电路有关,如果谐振匹配电路的稳定性不好,很容易激发产生高次谐波的干扰。

机壳的设计
由于手机内置天线对其附近的介质比较敏感,因此,外壳的设计和天线性能有密切关系。外壳的表面喷涂材料不能含有金属成分,壳体靠近天线的周围不要设计任何金属装饰件或电镀件。若有需要,应采用非金属工艺实现。机壳内侧的导电喷涂,应止于距天线20mm处。对于纯金属的电池后盖,应距天线20mm以上。如采用单极(monopole)天线,面板禁用金属类壳体及环状金属装饰。电池(含电连接座)与天线的距离应设计在5mm以上。

二、手机内置天线的分类
1. PIFA皮法天线
a. 天线结构
辐射体面积550~600mm2,与PCB主板TOP面的距离(高度)6~7mm。天线与主板有两个馈电点,一个是天线模块输出,另一个是RF地。天线的位置在手机顶部。PIFA皮法天线如按要求设计环境结构,电性能相当优越,包括SAR指标,是内置天线首选方案。
适用于有一定厚度手机产品,折叠、滑盖、旋盖、直板机。
b. 主板
天线投影区域内有完整的铺地,同时不要天线侧安排元器件,特别是马达、SPEAKER、RECEIVER、FPC排线、LDO等较大金属结构的元件和低频驱动器件。它们对天线的电性性能有很大的负面影响.
c.天线的馈源位置和间距
一般建议设计在左上方或右上方;间距在4~5mm之间。

2. PIFA天线的几种结构方式

a.支架式
天线由塑胶支架和金属片(辐射体)组成。金属片与塑胶支架采用热熔方式固定。塑胶常用ABS或PC材料,金属常用铍铜、磷铜、不锈钢片。也可用FPC,但主板上要加两个PIN,这两项的成本稍高。

b. 贴附式
直接将金属片(辐射体)贴附在手机背壳上。固定方式一般用热熔结构。也有用背胶方式的,由于结构不很稳定,很少采用。FPC也如此。

3. MONOPOLE单极天线
a. 天线结构
辐射体面积300~350mm2,与PCB主板TOP面的距离(高度)3~4mm,天线辐射体与PCB的相对距离应大于2mm以上。天线与主板只有一个馈电点,是模块输出。天线的位置在手机顶部或底部。

MONOPOLE单极天线如按要求设计环境结构,电性能可达到较高的水平。缺点是SAR稍高。不适用折叠、滑盖机,在直板机和超薄直板机上有优势。

b. 主板
天线投影区域不能有铺地,或无PCB,同时也不要安排马达、SPEAKER、RECEIVER等较大金属结构的元件。由于单极天线的电性能对金属特别敏感,甚至无法实现。


c. 天线的馈源位置馈电点的位置
与PIFA方式有区别。一般建议设计在天线的四个角上。

4. MONOPOLE单极天线的几种结构方式
a. 与PIFA天线相同,有支架式、贴附式。
b. PCB式MONOPOLE单极天线的辐射体采用PCB板,与主板的馈电有簧片和PIN方式,热熔在塑胶支架上。还可以在机壳上做定位卡勾安装。
c. 特殊结构天线设计在手机顶部立面(厚度)上,用金属丝成型,如MOTO的V3、V8超薄系列,他们为天线设计的金属空白区域很大,实际上这是属于天线的一部分。国内仿制失败的原因是没有给这个金属空白区域。这种形式环境设计和天线设计均有难度,需慎重选择。另一种是称为“假内置”的形式,相当于将外置天线移到机内,体积很小,用PCB或陶瓷材料制成。这种天线带宽、辐射性能较差、成本高,不建议采用。
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发表于 2009-10-20 22:41:56 | 显示全部楼层
主板跟天线相关的无非是匹配和干扰两方面。
1、射频输出/输入走线。
天线性能好的必要条件是天线与PA/LNA的匹配良好,但PA/LNA的输出输入阻抗不是理想的50欧姆,射频输出/输入走线也很难做到标准的50欧姆。信号经过较长的微带线不仅能量损耗,也有阻抗变换的影响。若能把PA和LNA的loadpull特性考虑进去,考虑到一般天线的阻抗,经过射频微带线或带状线的阻抗变换之后,正好落在loadpull 中心,这样天线就比较容易与PA和LNA相匹配。对于这段话不理解的人,建议重新学习一下传输线的理论。
这也可以在一定程度上指导射频工程师在调试射频输出/输入端的匹配时,需考虑它对天线阻抗的影响。比如不能串较大的电感或并较大电容,否则高频阻抗很难匹配。
2、离天线比较近的器件、金属件,尽量接地、串电感并电容、远离(降高度/转一个方向),防止耦合了天线的能量,防止干扰源干扰天线的接收信号。
3、有利于天线本身阻抗匹配的措施:天线底下的地清空一部分对于天线一般是有好处的(SAR除外);馈点放在板边一般容易走线一些;

与板子走线无关的暂不讨论。。。
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发表于 2009-12-3 19:44:49 | 显示全部楼层
学学!![em05][em01][em11]
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发表于 2009-12-4 12:02:01 | 显示全部楼层
学习了!楼主要加油!
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发表于 2009-12-4 13:14:41 | 显示全部楼层
pifa天线主要关注的是天线的可利用面积和支架高度,monopole天线主要关注的是周围环境,不能有金属原器件,天线下方地清空,尽量远离电池。当然想要调试好一款天线并不是三两句话就能说清楚的,还要考虑布线,馈线走向,元器件放置位置,馈线损耗,传导等一些列因素的影响
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发表于 2009-12-4 15:14:41 | 显示全部楼层
这贴不错,不过现在的天线环境已经变得越来越差了,结构压缩天线空间,会碰到一些意想不到的影响
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发表于 2009-12-7 21:29:49 | 显示全部楼层
学习中,盼望哪天我也能发表一些经验上来!
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发表于 2010-2-3 21:17:07 | 显示全部楼层
请大家多发表意见,多交流
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发表于 2010-2-7 15:32:52 | 显示全部楼层
回帖挣钱买资料
[em01][em01]
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发表于 2010-2-11 13:55:54 | 显示全部楼层
做PCB前还是跟天线工程师沟通下比较合适[em14]
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发表于 2010-3-3 15:45:31 | 显示全部楼层
有做天线的吗?
可否对以下需求进行简单说明,最好是做成文档的。先谢了。
各种天线技术和工艺成本
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发表于 2010-3-3 15:45:56 | 显示全部楼层
主要是手机天线。
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发表于 2010-3-3 21:53:13 | 显示全部楼层
一定要给手机天线留足够的空间
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发表于 2010-3-8 11:16:49 | 显示全部楼层
期待高手!!!!
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发表于 2010-3-14 15:23:19 | 显示全部楼层
包地处理下,看看是不是PCB 布局不好,有敏感线泄漏
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