理论基础好的高手进！！两个与手机天线紧密相关的理论问题，求论坛大侠解答。

Education5 · 发表于 2011-6-18 11:31:43

[em07][em07][em07]2222258

seandou · 发表于 2011-7-5 14:09:04

看十楼的吧,十楼的正解

主要是地(板长)的问题,低频振子与板组成对称偶极子或标准PIFA,但高频来说,板长只需要一半就行,特别是在调成单极天线时,板过长,对高频来说,相当于不对称式天线,辐射场形当然不正常了

你可以在仿真上试下将板长减半,绝对是低频辐射场型不良了

dongdong403 · 发表于 2011-7-11 19:42:08

楼主的模型基本是对的，只是把对称振子的另外一个臂搞错了。对称振子的另外一个臂就是主板地。
“十楼”说到“对于手机天线，不要单独把“辐射片”看成天线，其实地也是天线的一部分，尤其是低频时。其实高频1800也可以出现标准的苹果图的，只要把主板的长度剪断到一定程度即可。”肯定是对的。实际上如果手机主板长度只有45mm左右，则1800是标准的苹果图。长度加长到80mm以上时，苹果图将出现副瓣，变成梨子状，如果再加长副瓣更大，看起来有点像是葫芦了。[em01][br]+1 RD币

antennajob · 发表于 2011-7-28 18:04:08

“当然主板过长对低频也是有影响的”

针对这个问题，我自己也胡乱尝试过几次，查找了一点资料，确实是一个类似贝塞尔曲线的周期性。手机主板在80--120之间能够兼顾到很多问题。

目前学术界对终端小天线这块有两个观点（不是互相矛盾，是互相补充）

1.模型说，即对称振子（dipole）说，这个比较形象
2.激励(Mode excitation)说，更多从EM Field 去分析

针对版主的问题，方向性异变能从振臂的比值上面去分析，但是遇到电流无法探测或难以分析时，或者馈电方式放生变化是（平衡馈电等）就比较难立理解了。
这个时候通过激励模来解释接受起来就舒服一些了。主板受到激励源（即天线辐射体+馈电系统是信号源，对主板这个辐射体进行激励）。当信号源（天线辐射体）的馈入特征接近被激励体得固有特征时，共振发生，形成辐射系统。平时我们很少看到这个激励理论去分析DIPOLE，因为理想Dipole正如"dongdong“所说，是没有体积的--直径比波长远小于1",此事使用激励进行分析意义不大，当遇到复杂非对称无明显规律的系统是，使用激励模型就可以讲天线辐射体（radiator）和主板（chassis）分开来分析，是很有效的一种分析方式。

在下的学识比较有限，很抱歉给各位造成误导，谢谢huiliang的指正！
如果解释有不对的，希望高手们手下留情，给本人一个学习改正的机会^_^

antennajob · 发表于 2011-7-28 17:46:32

至于处理转轴是把电流集中到下盖，我觉得不是，只是调整主板电流分布的长度。[52RD.com]
"huiliang"的说法是对的。
这两天我自己做了一下电流分布仿真，由于主板上的电流是呈正弦分布的，转轴的处理，可以看到完美连接和容性连接电流的分布是略有不同的。
因此我的说法“完全集中到下盖”是不对的，他只是比较一个形象的表述，不能当成原理来解释。上盖的末端通过电容处理和完美接地处理后的能量确实比较少。因为一般上盖下盖长度差不多，低频正好能有形成周期的机会，通过容性处理以后确实可以打乱这一周期，改变电流在主板上面的流向。（在HFSS里面只是理想PE面，在CST里面有厚度的PCB的电流分布又略有不同，各位有兴趣可以看一下1.0,1.5MM的厚度理想电导体前面板和后面板的电流分布，是不大一样的，因此过孔对电流也是有影响的，这个在做破板设计时这个是一个有意思的堆叠，尤其在分析主板电流对SAR影响时，目前N8，M9，Dorid3，iphone4都是破板设计，我这块也不是很懂，有机会再和大家学些一下。）

uranuszhao · 发表于 2011-7-27 17:28:21

你仿个经典的对称阵子看看

huliang375 · 发表于 2011-7-26 18:59:02

antennajob
很不错，版主赶紧给加分啊！呵呵~~加个QQ交流下啊，不过上班是不能上QQ，额~~

huliang375 · 发表于 2011-7-26 18:55:53

翻盖机的转轴接地处理一般是改变主板的电流分布（也算是改变主板的谐振，偶极子的另一个臂），一般PCB板比较短的时候容易出现高频难调试的现象，如果PCB比较长，一般转轴不处理也能够调试处理的，这个从我司的仿真和实际机型调试都有验证。当然主板过长对低频也是有影响的。至于处理转轴是把电流集中到下盖，我觉得不是，只是调整主板电流分布的长度。

chenyuwen25 · 发表于 2011-7-26 18:39:13

楼上所说的"而翻盖机通过转轴等其他方式已经把主板上的电流全部集中在下盖，..."怎么测上翻盖的地电流呢？

另外，如果直板机也有翻盖机那么长，其实后半部分的地电流也非常弱吧。所以有点怀疑转轴处理把主板上的电流全部集中在下盖这个说法哈。

对米勒箱感兴趣，百度不到信息啊，有那个单位的网址不？

antennajob · 发表于 2011-7-26 14:36:19

“如果是上天线（PIFA天线）的滑盖机，通常开盖会比盒盖差，这是由于与开盖后部分辐射被打开后的上板遮挡了而辐射不出去。那么同样是上天线（PIFA\\单极\\IFA都可以）的翻盖机，开盒盖为什么通常不会差距太大呢”

您讲的这个问题基本和第一个属于同一个本质，前面应用在方向性，这次应用是辐射效率。

PIFA形式的天线由于脱胎于对称阵子，当您把天线居于主板中间，也就是滑盖开的时候，天线已经仅有本体辐射，他没有办法作为激励源激励主板进行有限辐射，因此性能差更多是在低频，而不是高频。因为高频自身辐射更多，尤其是2100或BT/WIFI，您可以看到，基本影响比较小，倒是GPS偶尔会受限制。
由于天线辐射主要靠的是远场，1/r,1/r2,1/r3,也就是最后一个，对于低频来说其实受遮挡影响的要比高频受影响的更小一些。详细可以参考近场公式和波印亭公式。西安有家单位卖无源测试箱--米勒箱，用的就是这个原理。

而翻盖机通过转轴等其他方式已经把主板上的电流全部集中在下盖，而非上盖，您可以测试得到上盖的地电流是非常微弱的。倒是上盖盒盖时的金属容易引起天线的性能恶化。如果翻盖机的转轴接地处理不善，轻的是天线性能低频难调试，严重的是出现盲区，也就是测试过程容易掉线的问题。很难排查。而普通天线调试很难改变在走线方面很难改变整机的低频辐射场型，因此调试比常规还有些困难。

以上是对您第四段的解释。

本人对天线接触时间也不是很长，和楼主一样也是爱好者，这个账号也是朋友给我用来下载资料的账号，自己平时基本不上网，喜欢呆在实验室瞎搞搞，这次也是因为把他的R币用完了，不得不挣一些还给他。如果解释得不对，还望各位高手抬爱，拍砖时手下留情。呵呵^_^[br]+5 RD币

antennajob · 发表于 2011-7-26 14:13:39

“以上所说的两个理论观点岂不是相矛盾？高频1800方向性强的原因如果是由于900的电长度相当于其2倍，也就是1800还有个1/2波长参与了辐射，那么岂不是和传输线理论矛盾了？”

这是不矛盾的，您提到了很多概念，作为一个接触天线一年左右的工程师，正如“dongdong”讲的，相当了不起！

第二句话是关键，方向性强和900电长度没有任何关系。这里可能是您迷惑的症结所在。您讲的的两倍是倍频的概念。他并不是参与辐射的原体，您测试1800，就是1800的辐射，不是来自其他辐射的叠加，仅仅是1800这个点频电流在整机环境下电流分布后的一个积分表示。
对于倍频（和高频电路倍频不是一个系统），形象的解释是：一个1m长的天线可以产生任何波长的整数倍是一米的谐振。一次，二次，三次。。。。。。，用这个可以用来解释为什么天线的低频难调，高频好调，因为只要低频出来，理论上这个天线肯定能出来低频整数倍频段的谐振。当然我不是说我能调试出低频以上的所有频段，我只是说明了超宽带天线的基本原理，在调试移动终端天线时由于匹配电路和环境因素，有时高频带宽会产生困难，这个时候通常是通过净空（也是一种匹配）空间（楚哈灵顿定律）去调节。

以上是对您第三段话的解释

antennajob · 发表于 2011-7-26 13:59:24

经过1/4波长，等效电路为串联谐振，容抗=感抗，电抗为零。所以可以更好的与输入端匹配，而如果从末端开路经过1/2波长，等效电路变成并联谐振，总电纳为零，电抗接近无穷大了，很难与输入端匹配。（也可以看成对称阵子每个臂上都是半个正弦波，中心馈电处的电流幅度为了，阻抗无穷大），所以是没有一个波长的天线的。

楼主其实讲到了两种天线，前面讲的是半波振子，后面讲的是全波振子。您提到的没有一个波长的天线可能和我接触到得有些出入，全波天线有，但是阻抗比较大，且体积比较大，因此很少应用到常规移动终端，但是在阵列，大天线系统，或其他电子，雷达对抗等其他领域是有一定应用的，而这些应用的馈电很多实用平衡馈电或耦合馈电，跟我们手机常规使用的馈电略有不同。
后面您讲的串联谐振也好，并联谐振也好，我们紧紧是简单进行对等，转换的过程当中并没有考虑相位的变化，1/4波长是反相，NOKIA等天线设计在进行微带线匹配时有时为了拓展带宽，变使用了反相器的概念，也有称为delay line
这个是对您第二段话的一个解释

antennajob · 发表于 2011-7-26 13:26:22

补充一点：要验证这个现象有一个很好的方式，那就是使用平衡馈电，或通过巴伦的方式进行，在有巴伦的状态下您自行制作一个任意频段的对称天线，放到移动终端的任意尺寸主板上，您可以看到，不论何种尺寸主板，只要您的天线时严格对称，他测试得到的天线方向性都基本能拟合严格苹果图。

同时您还能看到主板上面的电流很少，目前的很多降SAR的方案就是使用该思路进行的设计。比如Moto 的FICA，比如目前炒得比较火的一家美国公司的IMAT，还有之前有个好像是苏州天线公司出来的人发表的低频双谐振对称PIFA（论坛里面有）。。。

antennajob · 发表于 2011-7-26 13:19:27

楼主的两个问题都涉及到了“huliang”讲的地电流分布的问题。为了详细一点描述，我还是分开来做解答，解释有误请各位高手拍砖时清一些。。。

1.“低频的方向图像苹果，高频的方向图像梨”这个认识是工程认识，他的主题是手机等移动终端天线，不是标准dipole天线，因为后者是严格的苹果图。
楼主说的没错，所有移动终端等电小天线都是基于对称偶极子进行的变种，但是仅仅是原型，变种的特性会发生较大的变化。比如方向图。
对称偶极子在手机天线中的两臂分别为主板地，天线辐射单元。在低频阶段，由于比例更加靠近您所说的值，因此比较好的拟合苹果图形，但是到了高频，比例发生较大变化，两臂的不对称会引起电流分布的扰动，而电场是通过电流的微积分所得到的，所以您看到的场型发生畸变，原理上是电流分布不再是均匀正弦，而是扰动后的不规则分布。
至于您后面讲的方向性，波瓣都是电流微积分的图形表示。只要您记住这个公式就行了。
以上是对您第一段话的解释。希望对您有帮助。

xutongbin · 发表于 2011-7-24 16:06:06

学习！飘过！

zhujb1999 · 发表于 2011-8-8 10:39:02

传输线理论和天线的理论描述的对象的空间结构是不一样的。传输线要求两根线之间的距离足够的小从空间上认为是可以忽略的无法产生辐射，而天线则要求两个线的距离要足够的远，这样可以形成足够的相位差，才能形成辐射。所以第一个疑惑显然是将这两个在不一样前提下得出的结论放在一起相互印证引起的冲突。
翻盖机和滑盖机的区别在于滑盖机本身两个主体之间耦合非常紧密，有大面积重叠区域。翻盖机本身紧靠几根电缆线长距离连接两个板之间耦合性较差。由于在开启滑盖或翻盖的情况下手机的地平面空间大小发生了变化因此影响了手机天线性能。由于翻盖耦合性差因此不是十分明显。

个人观点，希望指正

tdyangkui · 发表于 2011-8-3 14:39:07

厉害，学习了

gegewu · 发表于 2011-8-11 15:26:35

把dipole天线的方向图好好看看就知道了

zcy2019 · 发表于 2011-8-23 19:14:40

hhhhhhhhhhh

stonebaker · 发表于 2011-10-14 14:44:10

楼主应该明白：所谓的1/4波长是介于GND是无限大的前提下。手机的板子至多也就100多mm。这个GND下的天线都是不平衡天线

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