手機(jī)天線,即手機(jī)上用于接收信號(hào)的設(shè)備。在舊式手機(jī)上,天線通常是外凸式的,可以清楚地看到;但在新式手機(jī)上,天線多數(shù)已隱藏在機(jī)身內(nèi)部,從手機(jī)外觀上看不到了。手機(jī)天線是一種駐波天線,如果天線的阻抗不匹配,將導(dǎo)致大量的信號(hào)反射,這會(huì)降低天線的輻射效率,并可能影響天線在寬頻帶內(nèi)的增益,造成抖動(dòng)。
手機(jī)天線的設(shè)計(jì)和性能對(duì)手機(jī)信號(hào)接收質(zhì)量至關(guān)重要。優(yōu)秀的手機(jī)天線設(shè)計(jì)可以確保手機(jī)在各種環(huán)境和條件下都能穩(wěn)定地接收信號(hào),從而提供流暢的通信體驗(yàn)。同時(shí),手機(jī)天線也需要與手機(jī)的其他部分(如處理器、基帶等)協(xié)同工作,以實(shí)現(xiàn)最佳的通信效果。
手機(jī)天線也能夠?qū)⑹謾C(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為無(wú)線電波,向基站發(fā)送信息。
不同類(lèi)型的手機(jī)天線和不同的手機(jī)設(shè)計(jì)可能會(huì)有不同的性能表現(xiàn),包括信號(hào)接收和發(fā)射的效率、穩(wěn)定性等。此外,手機(jī)天線的設(shè)計(jì)也需要考慮多種因素,如頻率、帶寬、方向性等,以確保在各種使用場(chǎng)景下都能提供穩(wěn)定的通信服務(wù)。
現(xiàn)在普通的5G手機(jī)中,大概有十多根天線負(fù)責(zé)不同的頻段和功能,不是做這一行的同學(xué)大概都還不知道。這么小的空間中要塞進(jìn)去這么多天線,可想而知天線的局限、和不得不做的變形了。但不管怎么變,天線的原理還不會(huì)跑出上面介紹的幾點(diǎn)。
手機(jī)天線一般由哪些部件組成
手機(jī)天線主要由以下幾個(gè)部件組成:
輻射器(Radiating Element):這是天線的主要部分,負(fù)責(zé)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電磁波進(jìn)行輻射,或者將接收到的電磁波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。輻射器的形狀和結(jié)構(gòu)取決于天線的類(lèi)型和用途。
反射器(Reflector):一些天線在輻射器周?chē)胖梅瓷淦鳎栽黾虞椛涞姆较蛐?。反射器可以是金屬板或網(wǎng)格,通過(guò)反射電磁波來(lái)增強(qiáng)或抑制特定方向的輻射。
饋源(Feed):饋源是天線與傳輸線(如電纜)相連接的部分,負(fù)責(zé)將電信號(hào)傳送到輻射器或從輻射器接收電信號(hào)。饋源的設(shè)計(jì)對(duì)天線的性能有重要影響。
匹配網(wǎng)絡(luò)(Matching Network):匹配網(wǎng)絡(luò)用于匹配天線和饋源之間的阻抗,以確保能量傳輸?shù)男首畲蠡?/p>
下面是手機(jī)中PIFA天線的演化狀態(tài):
手機(jī)天線演進(jìn)示意圖
我們看,從理想的dipole天線,演化到后面的PIFA天線中,為了空間上的妥協(xié),已經(jīng)看不出早期的樣子了。我們前面強(qiáng)調(diào)的把傳輸線“掰開(kāi)”、使它面對(duì)開(kāi)放空間;但到PIFA的時(shí)候,所謂的開(kāi)放空間已經(jīng)變得很惡化了;事實(shí)上,隨著現(xiàn)在手機(jī)上全面屏的普及,這個(gè)條件在逐漸變差,越來(lái)越偏離理想的天線條件;這也是手機(jī)天線的設(shè)計(jì)越來(lái)越困難的原因。
但這不意味著天線不能工作,也不意味著不是那個(gè)原理了。
開(kāi)放空間的條件變差,直接影響到輻射場(chǎng)和近場(chǎng)的比例;因?yàn)樯舷聦?dǎo)體中更多場(chǎng)的互相交疊和約束,每一個(gè)振蕩周期輻射出去的場(chǎng)變少、而做為儲(chǔ)能的振蕩幅度越來(lái)越大。在實(shí)際電路中,任何的振蕩電流都是要產(chǎn)生損耗的;振蕩電流越大,在電路中損耗掉的能量越高;這意味著天線輻射效率的下降。
另一方面,輻射場(chǎng)占比變小、近場(chǎng)(儲(chǔ)能)比例變高,意味著天線的Q值在升高,天線的帶寬也隨之減小。所以,對(duì)于類(lèi)似手機(jī)這種小天線,最主要的兩個(gè)參數(shù):輻射效率和帶寬,都被“開(kāi)放空間”這個(gè)物理?xiàng)l件給決定了。所以它是天線非常重要的基礎(chǔ)條件。但為了空間上的限制,很多時(shí)候不得不做一定妥協(xié)、也不得不接收它帶來(lái)的代價(jià)。這是平衡的藝術(shù)、也是手機(jī)天線設(shè)計(jì)的魅力之一。
隨著技術(shù)的發(fā)展,手機(jī)天線也在不斷演進(jìn)和優(yōu)化,以適應(yīng)更高的通信需求和更復(fù)雜的通信環(huán)境。例如,5G手機(jī)的出現(xiàn)就對(duì)手機(jī)天線提出了更高的要求,需要支持更高的頻率和更寬的帶寬。
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