缝隙+槽孔天线，是金属化手机天线之重要趋势

2017-02-26  by:CAE仿真在线  来源:互联网

苹果iPhone总是扮演着“推手”的角色,尤其是机身设计总能引领智能手机行业的变化。他们是第一家在手机上使用一整块玻璃面板的厂商,之后智能手机的样式都被统一了;苹果从iPhone 1代到发布的iPhone 6s都拥有金属边框或者金属机身,虽然他们不是第一家在手机外壳上使用金属的厂商,但在iPhone面世(尤其是iPhone 4)之后,“金属”逐渐成为了智能手机新的风向标。众所周知,使用金属边框,可以很好的提升整机的质感。这种提升是全方面的,观感上,金属边框色泽明亮夺人眼球。摸上去,金属也会更加光滑。

此外,使用塑料边框或者外壳的机子,如果处理不好,天生会附带一种廉价感,而使用金属边框则不会。纵观使用金属边框用的最纯熟的iPhone,除了优质的软件体验外,其极具质感的金属边框,以及后来整机外壳的金属材料都是其外观也受人追捧的原因之一。 天线信号问题是使用金属边框最基础,也是最重要的问题,如果解决不好这个问题也是极其致命的。

由于射频信号无法穿透金属,大多数情况下必须采用特殊的处理设计。常用的方法是在有天线的地方将金属边框进行切断,使天线信号不会被金属边框完全阻隔,获得与外界相通的辐射空间,同时在切断处进行注塑连接。iPhone 4是单边切断,但是当手握到切断处时,会导致天线性能急剧下降,这也是“死亡之握”的主要原因。

一、金属机身是主流,但是天线效果始终有缺陷

到了iPhone 5时,采用的双边切断,并对天线位置进行了新的布局,才将这一问题得到改善。在小米4上,我们也看到了类似的天线设计方案。

iPhone 6采用了类似的切断技术,天线信号从下图红色的隔断塑胶缝隙“辐射出入”。

利用金属边框作为天线的一部分的设计,与传统的天线结构没有本质区别:

这类边框做天线共同的缺陷是手握金属边框信号会受到影响。

二、全金属机身一种新的天线结构:缝隙+槽孔

为了减弱这种效应,一种新的缝隙加槽孔天线技术开始进入视线:及缝隙+槽孔,这个缝隙不是边框的缝隙,而是位于手机金属备壳上的那条最长的缝,电波穿越这个缝隙与缝隙后面紧挨着的槽孔构成了天线。

槽孔天线示意:

槽孔天线电结构:

三、缝隙+槽孔天线优缺点

这类天线优点是手握影响没有边框辐射天线剧烈,因为手机外壳接地后,手握不容易影响电流分布,与一边框辐射时,手握住边框,很容易影响边框中电流不一样。

其缺点是调试和工艺有一定难度,一般的射频工程师经验积累不足。项目研发周期长。但是槽孔底部馈电线的拓扑图案和腔体寄生的结构可以配合适应多频需求,如下是一些经典的图例,可见槽孔天线底部结构,可以有很多调试手段。

四、缝隙+槽孔天线制作工艺

最佳的制造槽孔天线的工艺是塑胶选择性金属化,及采用立体电路技术,实现之的措施有印刷导电线路或者LDS工艺,因为槽孔谐振腔体可以是3D结构,需要紧挨着金属机身,还需要做一些寄生结构来调整频段特性。另外一个原因是,有些设计中需要用到匹配电路焊接在槽孔天线馈线上,立体电路技术正好派上用场。

五、金属手机若干动向小结

1、槽孔天线技术会对塑胶材质的介电系数有要求,目前ABS材质的介电系数在3.5左右,损耗在2%,还满足要求,若5G起来,会有损耗更低的要求

2、介电系数高、损耗低塑胶,可以减少谐振腔体积;

3、LDS是主要技术甚至在做槽孔结构上是唯一技术,地位被强化;

4、设计金属机身手机,前期最难被验证的射频指标,有快捷便利的手段:3D打印LDS组件,含机身3D打印出来,被选择性金属化(LDS)来模拟射频缝隙、槽孔、金属机身与电路板接地位置,使得设计过程大大缩短。

华为“缝隙+槽孔”天线手机:

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