Laird Technologies

手机天线 – 研发和技术

莱尔德科技全球研发机构分布在北美、欧洲和亚洲,拥有非常富有经验的工程师团队。

莱尔德科技拥有全球领先的研发设备和软件,包括:three Satimo near field chambers、three Dasy-3 SARs、系列的机械和环境测试设备和CAD、Works、IDEAS 和 Pro E 软件。

莱尔德科技拥有超过150项专利,同时还有超过250项的专利在申请过程中。凭借强大的享有专利的技术实力,莱尔德科技为我们的客户设计精确的手机天线解决方案并大量制造高品质的手机天线产品。

莱尔德科技非常重视研发的投入,发展了数量众多的关于手机天线的研发项目。我们的研发团队与客户紧密合作以发展满足客户期望的新产品和解决方案。我们承诺为客户提供功能性的新技术,充分利用在射频、机械设计和生产技术上的雄厚实力不断提高天线的射频功能,降低尺寸和成本,为客户设计生产高品质的手机天线产品。

市场趋势

多年以来,手机市场在不断地发展演进。我们预见并观察到从外置可伸缩天线到外置柱状天线的发展,最终演进到内置天线。今日的趋势包括:

  • 主流手机的天线解决方案由内置天线取代了外置天线。CDMA手机仍然在大量使用外置天线。
  • 天线和其他手机部件的整合日益流行,从而减少了成本并提高了性能。
  • 在性能不变的设计要求下,手机天线越来越小
  • 手机功能日益强化,已不仅仅是一部通话工具

对于天线发展的挑战

天线设计是一门艺术,很大程度上依赖于安装平台的特性。对安装平台的依赖性是对于天线发展的一个现实的挑战。手机式样和结构的不同(如直板设计和折叠设计),都对手机天线的设计有不同的影响和要求。莱尔德科技运用丰富的天线设计经验以达到最佳使用效果,满足在指定平台上的最优化性能要求。另外一个天线设计的重要特点是天线对于周围环境的敏感性。天线必须能在多种不同的环境下发挥作用,无论是在上衣口袋内、桌上还是在靠近头部时。在天线设计过程中需要极高的细节关注和卓越经验以实现在各种应用场合的最佳性能。

在多数情况下,天线都是独一无二的设计,并通过我们多种可靠的生产流程中的一种来实现。莱尔德科技设计天线并实现大规模生产,达到高品质要求。我们在设计、生产和质量控制过程中都具有业界领先的核心竞争力。

天线设计中的射频要求

当我们考虑在一款手机中使用天线时,很重要的是要认真考虑以下3个主要要求:

  • 如何使得天线与接收阻抗良好匹配? 对于一个特定的阻抗,匹配是由很多不同因素决定的,如:天线阻抗、反射系数、回波损耗和电压驻波比(VSWR)。我们使用网络分析仪来测定这些因素,同时用Smith Chart来提供清晰呈现的阻抗失谐。
  • 如何使得天线辐射良好? 通常用增益、平均有效增益或效率来量化衡量。我们通过近场、远场Chamber和模拟工具来测量这些因素
  • 如何使得天线和其他物体互相良好影响? 手机经常与其他物体靠近,从而影响其工作性能,所以需要在设计阶段就确定这些因素的影响程度。除了工作性能受影响,手机必须减少人体的电磁波吸收以满足相关的安全标准。我们通过在Chamber中测量精确吸收率(SAR)来量化能量吸收的程度。

经验的深度和广度对于正确手机天线的设计是至关重要的,不管是运用测量还是模拟都是如此。莱尔德科技在这一专业领域长期积累了无以伦比的技术实力和丰富的实践经验。我们在美国、瑞典和中国完成精确的天线测试而达到相关的标准。

在的项目进程中,我们大量使用电磁模拟工具,从而加速测试而不需要受到模具开发的限制。使用这一技术,我们可以清晰地找出所有影响天线性能的因素,将天线和结构的互相影响可视化,因此可极大地提高和改善设计水准。只需在几个小时内,我们就可以清晰地得到所设计的天线在实际工作中的关键信息。

莱尔德科技使用并精通大量的应用程式,这些程式建立在Finite Difference Time Domain (FDTD), Finite Element Method (FEM) 和 Method of Moments (MoM)基础上。

手机天线分类

电偶极

电偶极是广泛使用的天线,典型特点是具有近似半波长的尺寸。这种天线的阻抗是73欧姆。在900 MHz工作环境下,半波长是0.15m; 在1.8 GHz工作环境下是0.075m.

由于他们的过大尺寸,半波长天线很少被用在工作频率在1 GHz以下的手持设备上。但是,四分之一波长电偶极天线被广泛使用。他们构成了半波长天线的前半部分,而终端的印刷电路板构成了后半部分。

当偶极比半波长短时,它电容显著增加而天线阻抗减少。以电偶极为中心的辐射区域是线形偏振的。

小环形

在自由空间下,小环形的辐射方式可以与小的电偶极相比较。当电偶极在靠近使用者时工作会时性能下降,然而,当小环形靠近使用者工作时,却建设性地利用了使用者的身体而改善性能。这种天线广泛应用在寻呼机,到目前为止在手机中的应用有限。

螺旋状天线

螺旋状天线在历史上曾是最广泛应用的手机天线形式。从电性能的角度来说,他们看上去是很多短的电偶极构成,而当中分布小的环形。这种独特的形式结构使得小的偶极的电容与小的环形的电感相平衡。利用天线的直径,小的偶极将统治所辐射的区域。螺旋状天线的一个最大的缺点是:难以实现良好的多频性能。

有时2个或4个螺旋被缠绕在一起。这些天线被称为双股和四股天线并在航天器/卫星中得到广泛应用。

螺旋状天线经常和一个四分之一波长的可伸缩杆组合在一起,从而使得在提高性能的要求下仍保持小巧的尺寸。

弯曲状天线

这种天线由一个或多个金属丝弯曲而构成。与螺旋状天线类似,他们的电容与电感相平衡。然而,金属丝并不构成环路,因此应被看作是传输线中的小部分而小的偶极分布在当中。另外,在这种情形下,辐射区域被电偶极所控制。与螺旋状天线相比,弯曲状天线可适用于多频应用。

莱尔德科技同时将这一技术用于折叠式手机。在这种情形下,一个扁平的弯曲状天线被安装在下翻盖部分的顶部。

平面型内置天线

在将天线良好安装在手机内的趋势驱动下,平面型内置天线的应用显著增长。一个典型的平面型内置天线是片状天线。通常是一个矩形金属薄膜安装在底面上。不过,一个平面型内置天线的尺寸必须符合半波长,这对于多数手机应用来说是不可接受的。一个可行的减少尺寸的解决方案是使用具有高绝缘性的绝缘体。这增加了重量而减少了天线带宽。对于终端应用来说,目前基本上只有GPS全球卫星定位系统使用这种方式。另一个减少尺寸的方式是聪明地与接地组合在一起。这样电容性平面天线所增加的感应系数使得天线转向低频。设计如:Planar Inverted F Antennas (PIFA),通常会包括一些狭槽,从而增加了电长度。

当设计工作频率超过1.7 GHz的天线时,无源器件受到欢迎。通过使用一根与天线平行的接地条,使得高频得到了扩展。

Laird Technologies