縫隙+槽孔天線：金屬化手機(jī)天線主流的應(yīng)用

2016-11-01 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

蘋果iPhone總是扮演著“推手”的角色,尤其是機(jī)身設(shè)計(jì)總能引領(lǐng)智能手機(jī)行業(yè)的變化。他們是第一家在手機(jī)上使用一整塊玻璃面板的廠商,之后智能手機(jī)的樣式都被統(tǒng)一了;蘋果從iPhone 1代到發(fā)布的iPhone 6s都擁有金屬邊框或者金屬機(jī)身,雖然他們不是第一家在手機(jī)外殼上使用金屬的廠商,但在iPhone面世(尤其是iPhone 4)之后,“金屬”逐漸成為了智能手機(jī)新的風(fēng)向標(biāo)。眾所周知,使用金屬邊框,可以很好的提升整機(jī)的質(zhì)感。這種提升是全方面的,觀感上,金屬邊框色澤明亮奪人眼球。摸上去,金屬也會(huì)更加光滑。

此外,使用塑料邊框或者外殼的機(jī)子,如果處理不好,天生會(huì)附帶一種廉價(jià)感,而使用金屬邊框則不會(huì)。縱觀使用金屬邊框用的最純熟的iPhone,除了優(yōu)質(zhì)的軟件體驗(yàn)外,其極具質(zhì)感的金屬邊框,以及后來整機(jī)外殼的金屬材料都是其外觀也受人追捧的原因之一。天線信號(hào)問題是使用金屬邊框最基礎(chǔ),也是最重要的問題,如果解決不好這個(gè)問題也是極其致命的。

由于射頻信號(hào)無法穿透金屬,大多數(shù)情況下必須采用特殊的處理設(shè)計(jì)。常用的方法是在有天線的地方將金屬邊框進(jìn)行切斷,使天線信號(hào)不會(huì)被金屬邊框完全阻隔,獲得與外界相通的輻射空間,同時(shí)在切斷處進(jìn)行注塑連接。iPhone 4是單邊切斷,但是當(dāng)手握到切斷處時(shí),會(huì)導(dǎo)致天線性能急劇下降,這也是“死亡之握”的主要原因。

1金屬機(jī)身是主流,但是天線效果始終有缺陷

到了iPhone 5時(shí),采用的雙邊切斷,并對(duì)天線位置進(jìn)行了新的布局,才將這一問題得到改善。在小米4上,我們也看到了類似的天線設(shè)計(jì)方案。

iPhone 6采用了類似的切斷技術(shù),天線信號(hào)從下圖紅色的隔斷塑膠縫隙“輻射出入”。

利用金屬邊框作為天線的一部分的設(shè)計(jì),與傳統(tǒng)的天線結(jié)構(gòu)沒有本質(zhì)區(qū)別:

這類邊框做天線共同的缺陷是手握金屬邊框信號(hào)會(huì)受到影響。

2全金屬機(jī)身一種新的天線結(jié)構(gòu):縫隙+槽孔

為了減弱這種效應(yīng),一種新的縫隙加槽孔天線技術(shù)開始進(jìn)入視線:及縫隙+槽孔,這個(gè)縫隙不是邊框的縫隙,而是位于手機(jī)金屬備殼上的那條最長的縫,電波穿越這個(gè)縫隙與縫隙后面緊挨著的槽孔構(gòu)成了天線。

槽孔天線示意:

槽孔天線電結(jié)構(gòu):

3縫隙+槽孔天線優(yōu)缺點(diǎn)

這類天線優(yōu)點(diǎn)是手握影響沒有邊框輻射天線劇烈,因?yàn)槭謾C(jī)外殼接地后,手握不容易影響電流分布,與一邊框輻射時(shí),手握住邊框,很容易影響邊框中電流不一樣。

其缺點(diǎn)是調(diào)試和工藝有一定難度,一般的射頻工程師經(jīng)驗(yàn)積累不足。項(xiàng)目研發(fā)周期長。但是槽孔底部饋電線的拓?fù)鋱D案和腔體寄生的結(jié)構(gòu)可以配合適應(yīng)多頻需求,如下是一些經(jīng)典的圖例,可見槽孔天線底部結(jié)構(gòu),可以有很多調(diào)試手段。

縫隙+槽孔天線：金屬化手機(jī)天線主流的應(yīng)用HFSS培訓(xùn)的效果圖片7

4縫隙+槽孔天線制作工藝

最佳的制造槽孔天線的工藝是塑膠選擇性金屬化,及采用立體電路技術(shù),實(shí)現(xiàn)之的措施有印刷導(dǎo)電線路或者LDS工藝,因?yàn)椴劭字C振腔體可以是3D結(jié)構(gòu),需要緊挨著金屬機(jī)身,還需要做一些寄生結(jié)構(gòu)來調(diào)整頻段特性。另外一個(gè)原因是,有些設(shè)計(jì)中需要用到匹配電路焊接在槽孔天線饋線上,立體電路技術(shù)正好派上用場(chǎng)。

5金屬手機(jī)若干動(dòng)向小結(jié)

1、槽孔天線技術(shù)會(huì)對(duì)塑膠材質(zhì)的介電系數(shù)有要求,目前ABS材質(zhì)的介電系數(shù)在3.5左右,損耗在2%,還滿足要求,若5G起來,會(huì)有損耗更低的要求

2、介電系數(shù)高、損耗低塑膠,可以減少諧振腔體積;

3、LDS是主要技術(shù)甚至在做槽孔結(jié)構(gòu)上是唯一技術(shù),地位被強(qiáng)化;

4、設(shè)計(jì)金屬機(jī)身手機(jī),前期最難被驗(yàn)證的射頻指標(biāo),有快捷便利的手段:3D打印LDS組件,含機(jī)身3D打印出來,被選擇性金屬化(LDS)來模擬射頻縫隙、槽孔、金屬機(jī)身與電路板接地位置,使得設(shè)計(jì)過程大大縮短。