縫隙+槽孔天線：金屬化手機天線主流的應用

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,尤其是機身設計總能引領智能手機行業(yè)的變化。他們是第一家在手機上使用一整塊玻璃面板的廠商,之后智能手機的樣式都被統(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身,雖然他們不是第一家在手機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新的風向標。眾所周知,使用金屬邊框,可以很好的提升整機的質感。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,金屬也會更加光滑。

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

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

1金屬機身是主流,但是天線效果始終有缺陷

到了iPhone 5時,采用的雙邊切斷,并對天線位置進行了新的布局,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計方案。

iPhone 6采用了類似的切斷技術,天線信號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計,與傳統(tǒng)的天線結構沒有本質區(qū)別:

這類邊框做天線共同的缺陷是手握金屬邊框信號會受到影響。

2全金屬機身一種新的天線結構:縫隙+槽孔

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

槽孔天線示意:

槽孔天線電結構:

3縫隙+槽孔天線優(yōu)缺點

這類天線優(yōu)點是手握影響沒有邊框輻射天線劇烈,因為手機外殼接地后,手握不容易影響電流分布,與一邊框輻射時,手握住邊框,很容易影響邊框中電流不一樣。

其缺點是調(diào)試和工藝有一定難度,一般的射頻工程師經(jīng)驗積累不足。項目研發(fā)周期長。但是槽孔底部饋電線的拓撲圖案和腔體寄生的結構可以配合適應多頻需求,如下是一些經(jīng)典的圖例,可見槽孔天線底部結構,可以有很多調(diào)試手段。

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,實現(xiàn)之的措施有印刷導電線路或者LDS工藝,因為槽孔諧振腔體可以是3D結構,需要緊挨著金屬機身,還需要做一些寄生結構來調(diào)整頻段特性。另外一個原因是,有些設計中需要用到匹配電路焊接在槽孔天線饋線上,立體電路技術正好派上用場。

5金屬手機若干動向小結

1、槽孔天線技術會對塑膠材質的介電系數(shù)有要求,目前ABS材質的介電系數(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是主要技術甚至在做槽孔結構上是唯一技術,地位被強化;

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