22、手机天线设计：要求与技术挑战

手机天线设计：要求与技术挑战

1. 手机天线概述

手机天线的类型多样，其选择取决于手机的外形因素。这些天线通常很轻，有些仅重几毫克。随着每年新系统的加入以满足市场需求，天线的功能不断增加，同时价格也在稳步下降。

2. 接收器底盘对手机天线带宽的影响

• 带宽与尺寸的关系 ：减小天线的尺寸和高度会降低天线的带宽和辐射效率。根据Chu - Harrington极限，阻抗带宽与最小品质因数$Q_{min}$成反比，$Q_{min}$的计算公式为：
  [Q_{min}=\frac{1 + 3(k_0R)^2}{(k_0r)^3\left[1+(k_0R)^2\right]}]
  其中，$R$是完全包围天线的最小球体的半径。
• 阻抗带宽的计算 ：阻抗带宽$BW$与实际的$Q$值有关，$Q$值通常远高于$Q_{min}$，计算公式为：
  [BW=\frac{f_U - f_L}{f_U + f_L}\times100\%=\frac{1}{Q(VSWR - 1)}]
  其中，$f_U$和$f_L$分别是上下边缘频率，$VSWR$是电压驻波比。对于所需工作频段内匹配良好的阻抗带宽，$VSWR = 2$，对应回波损耗为9.8 dB。由于手机尺寸限制和其他严格约束，6 dB的回波损耗通常被认为是足够的。
• 底盘对带宽的影响 ：内部安装的手机天线会与周围的所有组件耦合，因此准确确定其实际带宽需要对3D模型进行分析，考虑天线与底盘、天线下方的金属化PCB以及所有其他周围电子组件之间的相互耦合。底盘成为