手机堆叠介绍

一、PCB 板外形的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 1、一般 PCB 边缘距最外边至少 2.5mm，若是 2.0mm 的话，则要考虑在主板上做扣位挖切！要详细计算这些 地方需要进行主板挖切的尺寸，以求整机的空间利用率最优化。 2、在主板设计时要注意 Boss 孔的位置是否便于壳体结构的设计，螺钉打入的空间，孔周围的元器件禁布置区 域。卡扣定位需要在主板设计中优先考虑卡扣以及卡扣支撑的合理位置，并设定元器件的禁布置区。 3、主板的厚度一般为 0.9mm，如果主板的元器件较少线路较少 PCB 板厚度可以更小，比如滑盖机的上 PCB 板厚度选为 0.8mm 厚度，双板中的键盘板厚度为 0.5mm。 4、 PCB 拼板设计外框四个角一定要倒圆角，以免锐利的直角损坏真空包装，导致 PCB 氧化，产生功能不良， 另外邮票孔的设计要充分考虑 SMT 时的牢度和突出板边器件的避让。 5、PCB 和 DOME 的定位 • 在硬件布线允许的情况下,最好能在主板上开两个或 3 个贴 DOME 的定位孔,位于 主板的对角线方向,这样产线在贴 DOME 的时候可以做一个夹具来保证贴 DOME 的准确性. 在硬件布线不允许 开孔的情况下,在主板 DOME 上在最远位置放置两个或三个直径 1. 0mm 的丝印点（或者用 MARK 的中心露铜 点，也为 1.mm 直径），用于 DOME 和主板的定位。 二、电子接插件的选择 因为每个公司都有自己的公司的接插件的共用件，在此不做描述；一般寻求共用，节省成本！优化管理！ 三、主板设计 1、在键盘区域要求置放 0.4mmLED，其它在键盘下不放置元器件。灯的排布根据 ID 的造型且使透光均匀！ 2、注意键盘的唇边和距离唇边的间隙，需要做线表明禁布区域以及漏铜和 ESD 区域； 3、在上部键盘禁布区域之上和转轴之间的区域，建议做两条禁布区域，以便于在下前壳结构强度不够时可以 加筋处理。 4、螺钉孔的位置尽量考虑 4 个，每边两个，对于外部天线的结构，最好在板的上端靠天线侧加一个螺钉孔， 保证天线处抗摔能力。 5，注意侧键焊盘和 dome 的距离。 6、由于电池卡扣常由于内置天线，摄像头等的影响会设计在下部，因此电池连接器要求如果放在下部就必须 中间放置以防止电池间隙不均。 7、sim 卡座的高度和基带的屏蔽罩有很大关系，直接影响整机高度，需要合理放置屏蔽罩内元器件的位置减低 屏蔽罩高度和提高屏蔽罩的平面度和强度。在屏蔽罩内的拐角处不允许放置高度距离在屏蔽罩内顶面在 0.2mm 内的器件。 且要考虑 sim 卡的出卡设计！ 四、PCBA 厚度设计 1、外镜片空间 0.95mm， 2、外镜片支撑壁 0.5mm 3、小屏衬垫工作高度 0.2mm • 4、LCD 大屏玻璃到小屏玻璃最大厚度 5、大屏衬垫工作高度 0.2mm 6、内镜片支撑壁 0.5mm 7、内镜片空间 0.95mm， 8、上翻盖和下翻盖之间的间隙 0.4mm 9、下前壳正面厚度 1.0mm 10、主板和下前壳之间空间 1.0mm， 11、主板厚度 1.0mm，主板的公差 1.0 以下+/-0.1, 1.0 以上 +/-0.1T 12、主板后面元器件的高度（含屏蔽罩） 13、元器件至后壳之间的间隙 0.2mm • 14、后壳的厚度 0.8mm 15、后壳与电池之间的间隙 0.1mm 16、电池的厚度：0.6mm 外壳厚度＋电芯膨胀厚度＋0.4 底板厚度（塑胶壳）（或 0.2mm 钢板厚度） 五、主板堆叠厚度 主板堆叠厚度的控制： 总的原则:主板堆叠的高度要尽量平均,影响整机厚度的最高点(高度瓶颈)和其他地方高 差要尽量小,尽量通过器件位置的调整实现宽度,高度,和长度方向的尺寸都尽量小. 1、主板板厚设计尺寸 0.9mm，在造型中做 1mm（包含公差)以及焊锡的厚度； 2、主板 bottom 层对高度有影 响的元器件主要有：耳机座；电池连接器；屏蔽罩；SIM 卡座；IO 连接器等，钽电容。 3、电池电芯的放置主要和以下要点有关： 电芯在 Z 方向主要是以下方面控制： （1） 下后壳顶面和电池 底面的间距 0.1mm； （2） 下后壳的顶面必须高出或平齐 SIM 卡的锁紧机构； （3） 电池底面到电 芯的距离：主要受到电池结构的影响，如果是全注塑结构，电池底部厚度至少 0.45mm 包含 0.1mm 的电池标 贴的空间；如果电芯的底部采用不锈钢片结构，电池底部的厚度为 0.3mm 包含 0.1mm 的电池标贴的空间。 （4）电池五金和主板电池连接器在工作位置接触，目前要求主板 bottom 面到电池五金保留 2.9mm 工作空间。 Administrator New Stamp （5）屏蔽罩的高度可能会影响 SIM 卡座的高度，因为 SIM 卡可能被放置在屏蔽罩上。屏蔽罩和 SIM 卡保留 0.1mm 间隙。 电芯一般放置在 X 方向正中； 电池卡扣的位置控制 Y 方向；电池分模线控制 Y 方向； 1)上盖设计的时候要注意一般大屏背后会有按键的设计，如果有需要考虑如何作支撑的问题，小心坐压试验无 法通过，这点俺教训惨痛 2)大小屏理想情况不要背在一起，尤其不要为了减薄公用背光等设计，esd 和强度都会很差， 3)泡绵部分建议厚度增加到 0.3mm，镜片厚度注意不要降低，背胶要用到。15 左右的，否则黏结性不好低温 跌落的时候容易镜片脱落 4)按键部分可以根据选用的方式降低于主板的距离，但注意最好键盘可以作接地的设计 5)天线局部净空是非常重要的，多有 speaker，cam 放在附近的设计要考虑于射频的配合 6)上下盖的配合，大屏的手机多有用镁铝制作的倾向，在转轴的选用上尽快用五金转轴，可以非常好的将上下 壳的地有效连接对 esd 很有好处 在堆叠设计中,摄像头 PIN 数的选择是根据摄像头的像素决定的,24PIN 的一般是 30 万像素的; IO14PIN,是因为 IO 是三合一(充电\下载\耳机)的,如果单纯做 USB 的话，8PIN 足够! PIN 数的选择是依据功能来的,PIN 距据我了解，没什么原则的,方便就好!(分手工和 SMT 不同) 1. 满足产品规划,适合做 ID （翻盖，直板，滑盖和旋转） 2.充分考虑射频天线空间 （内置天线的设计原则和可能影响天线性能的方方面面问题汇总） 3.考虑 ESD/EMI （电镀件效果的选择和电子方面提供的防 EMI 方法） 4.考虑电源供电合理 （电池的厚度和电源连接器的类型和电池卡扣的设计预留空间） 5.考虑屏蔽框简单 （整体厚度的影响和屏蔽罩的上下壳封口方式选择的优缺点） 6.考虑叠加厚度 （是否有很好的格式表格来计算叠加厚度） 7.考虑各个连接简单可靠 （所有外接的元器件摆放位置是否跟 ID 有干涉，是否影响结构的拆件） 8.考虑各个定位孔,测试孔,螺丝孔,扣位避让,邮票孔等等 （螺丝孔的摆放非常重要，尽量给不同的外观都能使用同一款平台） 9.预留扩展性 1， 首先 PCBA 大概的框架要符合定位的方案，选用什么样平台，评估出大概的长宽高及可行性。 2，寻找相关的结构电子料规格书，哪些是新料哪些是通用料，新料要采购确认供应商的货源及商务 的问题，还要从硬件那里需要确认相关的连接器多少 PIN。 3，真正开始堆叠 PCBA, 不过在堆叠的过程中，要考虑 ID 做造型的空间，MD 的实现性，可靠性， 一些外接口，侧键的摆放是否符合人体习惯， layout 布线的简易性及足够空间摆放芯片（这点就要 与 layout 多沟通才行，比如说 IO 口与电池连接器相对的摆放位置不要相隔太远,天线与 RF 芯片不能 相隔远了，且不可有导电金属件，有时候 layout 为了自己走线方便，就不管 MD 、ID 这些方面了， 这个时候就需要你做出评估，如果有 ID 的话最好叫上一起讨论，折优选择了) 4,评估天线做哪种的，是单极还是 PIFA 天线，单极天线要求的面积比 PIFA 的要大些，且下方不可 有导电件，没有高度要求，PIFA 天线要求的高度一般在 6mm，不同的天线有不同的工面积和高度要 求，这就要看按堆叠的 PCBA 来定了，天线周边不可有导电的材质，这两种天线最常用。 5，spk 位置摆放及音腔的的密封性，在 SPK 周边尽理不要放置外接口 6，要考虑到后面的兼容性比如需要替换结构电子料，以及后面的扩展，比如电池，SPK 等更换大的。 堆叠看起来简单做起来确不是那么容易了，特别是做好，但是想要把一个方案做好，前期的堆叠却是 关键，这就要看工程师对各方面的了解和把握了。希望和大家一起学习！一起进步。 堆叠设计对于布局是非常重要的事情，以下是对 PCB 设计上加的几点意见： 1)上盖设计的时候要注意一般大屏背后会有按键的设计，如果有需要考虑如何作支撑的问题，小心坐压试验无 法通过， 2)大小屏理想情况不要背在一起，尤其不要为了减薄公用背光等设计，esd 和强度都会很差， 3)泡绵部分建议厚度增加到 0.3mm，镜片厚度注意不要降低，背胶要用到。15 左右的，否则黏结性不好低温 跌落的时候容易镜片脱落 4)按键部分可以根据选用的方式降低于主板的距离，但注意最好键盘可以作接地的设计 5)天线局部净空是非常重要的，多有 speaker，cam 放在附近的设计要考虑于射频的配合 6)上下盖的配合，大屏的手机多有用镁铝制作的倾向，在转轴的选用上尽快用五金转轴，可以非常好的将上下 壳的地有效连接对 esd 很有好处 1 引言 射频(RF)PCB 设计，在目前公开出版的理论上具有很多不确定性，常被形容为一种“黑色艺术”。通常情 况下，对于微波以下频段的电路(包括低频和低频数字电路)，在全面掌握各类设计原则前提下的仔细规划是一 次性成功设计的保证。对于微波以上频段和高频的 PC 类数字电路。则需要 2~3 个版本的 PCB 方能保证电路品质。 而对于微波以上频段的 RF 电路．则往往需要更多版本的：PCB 设计并不断完善，而且是在具备相当经验的前提 下。由此可知 RF 电设计上的困难。 2 RF 电路设计的常见问题 2．1 数字电路模块和模拟电路模块之间的干扰 如果模拟电路(射频)和数字电路单独工作，可能各自工作良好。但是，一旦将二者放在同一块电路板上， 使用同一个电源一起工作，整个系统很可能就不稳定。这主要是因为数字信号频繁地在地和正电源(>3 V)之间 摆动，而且周期特别短，常常是纳秒级的。由于较大的振幅和较短的切换时间。使得这些数字信号包含大量且 独立于切换频率的高频成分。在模拟部分，从无线调谐回路传到无线设备接收部分的信号一般小于 lμV。因此 数字信号与射频信号之间的差别会达到 120 dB。显然．如果不能使数字信号与射频信号很好地分离。微弱的射 频信号可能遭到破坏,这样一来，无线设备工作性能就会恶化，甚至完全不能工作。 2．2 供电电源的噪声干扰 射频电路对于电源噪声相当敏感,尤其是对毛刺电压和其他高频谐波。微控制器会在每个内部时钟周期内短 时间突然吸人大部分电流,这是由于现代微控制器都采用 CMOS 工艺制造。因此。假设一个微控制器以 lMHz 的内 部时钟频率运行，它将以此频率从电源提取电流。如果不采取合适的电源去耦．必将引起电源线上的电压毛刺。 如果这些电压毛刺到达电路 RF 部分的电源引脚,严重时可能导致工作失效。 2．3 不合理的地线 如果 RF 电路的地线处理不当,可能产生一些奇怪的现象。对于数字电路设计,即使没有地线层,大多数数字 电路功能也表现良好。而在 RF 频段，即使一根很短的地线也会如电感器一样作用。粗略地计算,每毫米长度的 电感量约为 l nH,433 MHz 时 10 toni PCB 线路的感抗约 27Ω。如果不采用地线层，大多数地线将会较长，电 路将无法具有设计的特性。 2．4 天线对其他模拟电路部分的辐射干扰 在 PCB 电路设计中，板上通常还有其他模拟电路。例如，许多电路上都有模，数转换(ADC)或数／模转换器 (DAC)。射频发送器的天线发出的高频信号可能会到达 ADC 的模拟输入端。因为任何电路线路都可能如天线一样 发出或接收 RF 信号。如果 ADC 输入端的处理不合理，RF 信号可能在 ADC 输入的 ESD 二极管内自激。从而引起 ADC 偏差。 3 RF 电路设计原则及方案 3．1 RF 布局概念 在设计 RF 布局时,必须优先满足以下几个总原则： (1)尽可能地把高功率 RF 放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔离开来，简单地说，就是让高功率 RF 发射电 路远离低功率 RF 接收电路： (2)确保 PCB 板上高功率区至少有一整块地，最好上面没有过孔，当然，铜箔面积越大越好； (3)电路和电源去耦同样也极为重要； (4)RF 输出通常需要远离 RF 输入； (5)敏感的模拟信号应该尽可能远离高速数字信号和 RF 信号。 3．2 物理分区和电气分区设计原则 设计分区可以分解为物理分区和电气分区。物理分区主要涉及元器件布局、方向和屏蔽等；电气分区可以 继续分解为电源分配、RF 走线、敏感电路和信号以及接地等的分区。 3．2．1 物理分区原则 (1)元器件位置布局原则。元器件布局是实现一个优秀 RF设计的关键．最有效的技术是首先固定位于 RF 路径上的元器件并调整其方向,以便将 RF 路径的长度减到最小,使输入远离输出。并尽可能远地分离高功率电路 和低功率电路。 (2)PCB 堆叠设计原则。最有效的电路板堆叠方法是将主接地面(主地)安排在表层下的第二层，并尽可能将 RF 线布置在表层上。将 RF 路径上的过孔尺寸减到最小,这不仅可以减少路径电感,而且还可以减少主地上的虚 焊点,并可减少 RF 能量泄漏到层叠板内其他区域的机会。 (3)射频器件及其 RF布线布局原则。在物理空间上,像多级放大器这样的线性电路通常足以将多个 RF 区之 间相互隔离开来，但是双工器、混频器和中频放大器／混频器总是有多个 RF／IF 信号相互干扰．因此必须小心 地将这一影响减到最小。RF 与 IF 迹线应尽可能十字交叉，并尽可能在它们之间隔一块地。正确的 RF 路径对整 块 PCB 的性能非常重要，这就是元器件布局通常在蜂窝电话 PCB 设计中占大部分时间的原因。 (4)降低高/低功率器件干扰耦合的设计原则。在蜂窝电话 PCB 上,通常可以将低噪音放大器电路放在 PCB 的某一面,而将高功率放大器放在另一面,并最终通过双工器把它们在同一面上连接到 RF 端和基带处理器端的 天线上。要用技巧来确保通孔不会把 RF 能量从板的一面传递到另一面，常用的技术是在二面都使用盲孔。可以 通过将通孔安排在 PCB 板二面都不受 RF 干扰的区域来将通孔的不利影响减到最小。 3．2．2 电气分区原则 (1)功率传输原则。蜂窝电话中大多数电路的直流电流都相当小,因此，布线宽度通常不是问题。不过．必 须为高功率放大器的电源单独设定一条尽可能宽的大电流线，以将传输压降减到最低。为了避免太多电流损耗, 需要采用多个通孔来将电流从某一层传递到另一层。 (2)高功率器件的电源去耦。如果不能在高功率放大器的电源引脚端对它进行充分的去耦，那么高功率噪声 将会辐射到整块板上，并带来多种的问题。高功率放大器的接地相当关键，经常需要为其设计一个金属屏蔽罩。 (3)RF 输入，输出隔离原则。在大多数情况下，同样关键的是确保 RF 输出远离 RF 输入。这也适用于放大 器、缓冲器和滤波器。在最坏情况下，如果放大器和缓冲器的输出以适当的相位和振幅反馈到它们的输入端， 那么它们就有可能产生自激振荡。在最好情况下，它们将能在任何温度和电压条件下稳定地工作。实际上。它 们可能会变得不稳定，并将噪音和互调信号添加到 RF 信号上。 (4)滤波器输入，输出隔离原则。如果射频信号线不得不从滤波器的输入端绕回输出端，那么，这可能会严 重损害滤波器的带通特性。为了使输入和输出良好地隔离。首先必须在滤波器周围布置一圈地。其次滤波器下 层区域也要布置一块地，并与围绕滤波器的主地连接起来。把需要穿过滤波器的信号线尽可能远离滤 波器引脚也是个好方法。此外，整块板上各个地方的接地都要十分小心,否则可能会在不知觉之中引入一条不希 望发生的耦合通道。 (5)数字电路和模拟电路隔离。在所有 PCB 设计中，尽可能将数字电路远离模拟电路是一条总的原则，它同 样适用于 RF PCB 设计。公共模拟地和用于屏蔽和隔开信号线的地通常是同等重要的，由于疏忽而引起的设计更 改将可能导致即将完成的设计又必须推倒重来。同样应使 RF 线路远离模拟线路和一些很关键的数字信号．所有 的 RF走线、焊盘和元件周围应尽可能多地填接地铜皮．并尽可能与主地相连。如果 RF 走线必须穿过信号线, 那么尽量在它们之间沿着 RF 走线布置一层与主地相连的地。如果不可能，一定要保证它们是十字交叉的．这可 将容性耦合减到最小，同时尽可能在每根 RF 走线周围多布一些地，并把它们连到主地。此外。将并行 RF 走线 之间的距离减到最小可使感性耦合减到最小。 4 结束语 射频 RF]ＰＩＦＡ天线和ＭＯＮＯＰＯＬＥＳ天线设计注意事项及比较 明 发表于 2007-4-5 9:19:00 PIFA 天线基本注意： 1：天线空间一般要求预留空间：W ，L，H 其中 W（15-25mm）L(35-45mm),H(6-8mm) 其中 H和天线谐振频 率的带宽密切相关。W、L决定天线最低频率 20mm×30mm×7mm。 双频（GSM/DCS）：600 ×6～8mm 三频（GSM/DCS/PCS）：700 ×7～8mm 满足以上需求则 GSM 频段一般可能达－1～0dBi，DCS/PCS 则 0～1dBi。当然高度越高越好，带宽性能得到 保证。 2：内置天线周围七毫米内正下方不能有马达，SPEAKER，RECEIVER 等较大金属物体。有时候有摄相头出 现，这时候应该把天线这块挖空，尽量做好摄相头 FPC 的屏蔽（镀银糨）否则会影响到接收灵敏度。 3：内置天线附近的结构件（面）不要喷涂导电漆等导电物质。 4：手机天线区域附近不要做电镀工艺以及避免设计金属装饰件等。 5：内置天线正上、下方不能有与 FPC 重合部分，且相互边缘距离七毫米以上。 6：内置天线与手机电池的间距应在 5mm 以上。 7：手机 PCB 的长度对 PIFA 天线的性能有重要的影响，目前直板机天线长度 75-105mm 之间这个水平， 8：馈点的焊盘应该不小于 2mm*3mm;馈点应该靠边缘。 9. 天线区域可适当开些定位孔！ 10 在目前的有些超薄的滑盖机中，由于天线高度不够，可以通过挖空 PIFA 天线下方主板的地，然后在其 背面在加一个金属的片，起到一个参考地的作用，达到满足设计带宽的要求。 MONOPOLAR (假天线)天线体积稍小、性能较差，一般不建议采用。具体要求如下： 1.内置天线周围七毫米内不能有马达，SPEAKER，RECEIVER 等较大金属物体。 2.天线的宽度应该不小于 15m； 3.内置天线附近的结构件（面）不要喷涂导电漆等导电物质。 4.手机天线区域附近不要做电镀工艺以及避免设计金属装饰件等。 5.内置天线正上、下方不能有与 FPC 重合部分，且相互边缘距离七毫米以上。 6.内置天线与手机电池的间距应在 5mm 以上。 7：Monopole 必须悬空，平面结构下不能有 PCB 的 Ground，一般内置天线必须必须离主板 3mm（水平方向）, 在天线正下放到地的高度必须保证在 5mm（垂直方向）以上，可以把主板天线区域的地挖空，目前在超薄 的直板机上基本上是满足这个要求， 8：由于 MONOPOLES 天线没有参考地，SAR 一般比 PIFA 天线大，这是测试的难点，但是效率比 PIFA 天线高。 3：陶瓷天线． 总结： 多模手机对多频段天线的要求，Monopole 的大带宽和高增益，足以应付 3G 时代跨越 2GHz 的几百兆带宽需 求。内置平面 Monopole 结构灵活，易于与当今多变的手机结构相配合，特别是在目前市场流行的超薄超 小的直板机发挥重要作用 蓝牙天线技术分析与应用介绍 作者：方士庭 摘自：台湾《新通讯》 2001 11 月号 第 9 期 蓝牙可以是一种低成本、低功率以及短距离无线通讯的技术，可以广泛的应用在任何个人行动通讯设备上。 而随着 1999 年 1.0 版蓝牙规范的正式制订，一场短距离无线通讯网路的革命似乎已经展开，而由蓝牙概念所发 展出来的无线个人局域网络(Personal Area Network, PAN)也正式成立。 到目前为止，由于市面上所推出的蓝牙相关产品尚未完全普及，「蓝牙」这个让人耳熟能详的名词在产品 应用上还是给人有「犹抱琵琶半遮面」的感觉。探究其产品尚未全面化推出的原因除了蓝牙规范尚未完全底定 外(2.0 版正在发展中)；另一重要的因素则是整个蓝牙模块的价格仍然居高不下，使得蓝牙产品的售价偏高， 以 Ericsson 所推出的蓝牙耳机为例，其预估的售价便高达 200 美元左右。于是，降低模块的价格便成了蓝牙芯 片提供厂商与外围组件制造厂商致力发展的方向。 「天线」，是在无线通讯系统中用来传送与接收电磁波能量的重要必备组件。由于目前技术尚无法将天线 整合至半导体制程的芯片中，故在蓝牙模块里除了核心的系统芯片外，天线是另一具有影响蓝牙模块传输特性 的关键性组件。在各种不同的蓝牙应用产品中，所使用的天线设计方法与制作材质也不尽相同。选用适当的天 线除了有助于搭配产品的外型以及提升蓝牙模块的传输特性外，还可以更进一步降低整个蓝牙模块的成本。这 是提供给蓝牙系统厂商在寻求低价格的系统芯片外，另一个可能降低模块成本的考量方向。在本文中将介绍蓝 牙天线的设计考量、相关重要参数、蓝牙天线的种类以及在产品上的应用考量。 重要的天线参数 天线最主要的功能在于转换传播介质中(通常是空气介质)辐射电磁波能量与收发机所送出或收到的能量。 在能量转换的过程中，会出现有收发机与天线及天线与传播介质之间的不连续接口。在无线通讯系统中，天线 必须依照这两个接口的特性来做适当的设计，以使得收发机、天线以及传播介质之间形成一个连续的能量传输 路径，如此便可以顺利的将发射机的能量藉由发射天线辐射到传播介质中，并藉由接收天线将辐射电磁波的能 量传送到接收机端。为了能够说明这两个接口的各项特性，图 1列出了一些重要的参数，以下就这些参数的定 义加以说明： 天线输入阻抗(Input Impedance) 天线的输入阻抗是以收发机与天线间的接口往天线端看入所得到的阻抗值。为了让天线与收发机电路间达 到阻抗匹配(Impedance Matching)以降低因不匹配现象所造成的反射损失(Return Loss)，故天线的输入阻抗必 须与收发机电路的输出阻抗互相匹配，如此一来才不至于使得大部份能量在天线与收发机之间就损耗掉。以一 般的天线设计来说，通常输入阻抗是无法做大范围的改变。最普遍的设计方式是将天线的输入阻抗设计在一般 电路中所常使用的 50 奥姆，如此便可以与收发机电路的输出阻抗达到 50 奥姆匹配。但是在特殊的收发机电路 设计中，输出阻抗不一定会是 50 奥姆，此时便需在收发机电路与天线输入端之间设计一个外加的阻抗匹配网络 来将天线的输入阻抗值转换到收发机的输出阻抗值。 用来表示阻抗匹配状况的反射损耗，单位为 dB。其 数学 数学高考答题卡模板高考数学答题卡模板三年级数学混合运算测试卷数学作业设计案例新人教版八年级上数学教学计划 表示式可以写成： Return Loss(RL)=-20log|r|(dB) 其中Γ为天线输入端与收发机输出端之间的反射系数，亦可以天线输入阻抗 Za 与收发机输出阻抗 Zt 来 表示之： Γ=（Za-Zt)(Za+Zt) 由以上两式便可轻易得知 RL、Za 与 Zt 三者之间的关系。举例来说，当天线输入端的 RL 达到-10dB 时， 表示由发射机所送入天线的能量将有 10%会因为天线与发射机之间的阻抗不匹配而造成能量损失；假设此时发 射机的输出阻抗 Zt 为 50 奥姆，则可得知天线的输入阻抗 Za为 96 奥姆，由此可验证天线与发射机之间的阻抗 并不匹配。 操作频率(Operating Frequency)与频宽(Bandwidth, BW) 天线的操作频率需涵盖整个系统所可能使用到的频带，而整个工作频带范围内的最高操作频率 fU 与最低 操作频率 fL 间的差值即为天线的操作频宽。通常，天线的频宽大小都以百分比来表示： BW=(fU-fL)/fC×100% 其中，fC是中心操作频率。以蓝牙为例，其操作频率范围如表 1所示，故天线的最小操作频宽需为 83.5 MHz， 也就是 3.4%。 在了解了天线操作频宽的定义后，还需要知道如何决定天线的操作频率范围。一般最常使用的是电压驻波 比(VSWR)2:1 的标准，如此一来由一连串 VSWR 小于 2.0 的频率点所组成的频率范围即为天线的操作频宽。通常 用来决定操作频宽的标准是随着不同的通讯系统而会有所差异，例如 VSWR 需小于 1.5 的标准。但对蓝牙来说， VSWR 小于 2.0 的条件已经可以符合系统上的需求。 辐射场型(Radiation Pattern) 辐射场型是用来描述由天线所辐射出的能量与空间中任意位置的相互关系，藉由辐射场型图可以得知由天 线所辐射出来的电磁波在空间中每一个位置的相对强度或绝对强度。以最常见的偶极天线(Dipole Antenna)为 例，图2为偶极天线在远场(Far-field)量测系统中的坐标参数示意图，其辐射场型图是以图3之水平面(Azimuth) 及垂直面(Elevation)两个正交平面的二维场型图来表示。简单来说，所谓水平面的辐射场型图即为由 z轴上往 偶极天线看下去所得到的电磁波强度在 x-y 平面上的分布图；而垂直面的辐射场型图则为由天线的侧面(即 x-y 平面上)往偶极天线看进去所得到的电磁波强度在 x-z 或 y-z 平面上的分布图。以偶极天线的水平面场型来看，电磁波强 度在任意方向上都相等，这就是所谓的全向性 (Omni-directional)辐射场型；但在垂直面场型中，电磁波 强度则是在θ 等于 90 度的方向上有最大值，是属于具有方 向性(Directional)的辐射场型。故由天线的辐射场型可以决 定天线的摆放位置以及得知天线的最佳发射与接收方向等辐射特性。 指向性(Directivity)与天线增益(Gain) 表 1 全球主要地区的 ISM 频段配置 Region ISM Band(GHz) Available Channels U.s.,Japan&Europe 2.4000～2.4835 79 France 2.4000～2.4835 23 天线的指向性与其辐射场型有关，所以指向性也是方位角的函数，其定义如下： D(θ,ψ)=【天线在(θ,ψ)方向上的辐射强度】/【全向性天线的辐射强度】 由于全向性天线在任意方向上的辐射强度都相同，所以在上述指向性的定义中被当作为参考的标准值，故 指向性是以 dBi 为单位。由以上的定义不难发现，指向性越高的方向其实就是天线辐射能量越集中的方向。但 是在实际的应用上，由于必须考虑天线本身的辐射效率(Efficiency)问题，故通常都以天线增益的大小来代替 指向性，两者之间的关系为： G（θ,ψ）=eD(θ,ψ) 其中，天线的辐射效率高低与电磁波辐射过程中所损失的能量多寡有关。图 4说明了利用天线来做能量传 送与接收的过程中所有可能会产生的能量损失，这些损失的能量包括了天线输入端阻抗不匹配造成的能量反射、 天线本身的材质在高频下所产生的能量损耗以及在传播介质中所消耗的能量。通常天线增益都以最大值来表示， 故可将天线增益简单的以 G 来表示，其单位亦为 dBi。 蓝牙天线在不同操作模式下的设计考量 蓝牙的传输模式是以一个微微网(Piconet)为基础，一个微微网内可以同时存在七个蓝牙的从动装置 (Slave)与一个主动装置(Master)，在同一个微微网内所有从动装置的跳频序列(Frequency Hopping Sequence) 必须与主动装置互相配合。如图 5所示，在微微网的基础下可以容许单点对单点(Point to Point)、单点对多 点(Point to Multipoint)以及数个微微网互相链接的多种传输模式。在以上这些模式中，不论是微微网内的主 动或是从动装置，因为都需要与网内随时改变位置的从动或主动装置联系，故这些装置所使用的天线辐射场型 必须是近似全向性的，若是使用指向性过高的天线来做传送或接收，将会造成两个蓝牙装置之间的讯号在某些 相对角度上无法正常传送。图 6是在室内环境使用固定式的接取装置(Access Point, AP)来与其它蓝牙装置进 行传输的模式。由于接取装置 AP 已经被固定在室内的某些适当位置以便对室内 的蓝牙装置做数据传输，所以使用在 AP 装置上的天线不一定需要全向性，反而 是依安装位置及传输范围来设计在固定方向上具有高指向性的天线才能得到最 好的传输效果。至于其它的蓝牙装置仍是以全向性的天线最能符合其需求。 蓝牙天线的种类 目前最常见的蓝牙天线种类包括有偶极天线(Dipole Antenna)、 PIFA(Planar Inverted F Antenna)天线以及微小型陶瓷天线(Ceramic Antenna) 等。由于这些天线具有近似全向性的辐射场型以及结构简单、制作成本低的优 点，所以非常适合蓝牙装置的使用，以下便对这些天线做一介绍： 偶极天线 偶极天线的外观通常是圆柱状或是薄片状，其在天线底端有一转接头做为能量馈入的装置，而与蓝牙模块 之射频前端电路所外接的转接头相互连接(如图 7所示)。另外一种天线外接方式是使用可旋转式转接头，这种 方式的优点在于天线可以依照使用需求做任意角度的旋动并藉以提高传输效果，但是其缺点在于可旋转式接头 的成本较高。 偶极天线的长度与其操作频率有关，一般常用的设计是使用半波长或四分之一波长来做为天线的长度。另 外，偶极天线亦可以应用平面化的设计方式将蓝牙天线设计为可焊接在电路板上的 SMD(Surface-Mounted Device)组件，或是直接在 PCB 电路板上以简单的微带线(Microstrip Line)结构来设计天线(如图 8所示)，如 此可得到低成本的隐藏天线，并有助于产品外观的多样化设计。 PIFA 天线 PIFA 天线是以其侧面结构与倒反的英文字母 F外观雷同而命名(如图 9 所示)。PIFA 天线的操作长度只有 四分之一操作波长，而且在其结构中已经包含有接地金属面，可以降低对模块中接地金属面的敏感度，所以非 常适合用在蓝牙模块装置中。另一方面，由于 PIFA 天线只需利用金属导体配合适当的馈入及天线短路到接地面 的位置，故其制作成本低，而且可以直接与 PCB 电路板焊接在一起。 PIFA 天线的金属导体可以使用线状或是片状，若以金属片状制作则可设计为 SMD 组件来焊接在电路板上 达到隐藏天线的目的。此时为了支撑金属片不与接地金属面产生短路，通常会在金属片与接地面之间加入绝缘 的介质，如果使用介质常数(Dielectric Constant)较高的绝缘材质还可以缩小蓝牙天线的尺寸。 陶瓷天线 陶瓷天线是另外一种适合于蓝牙装置所使用的小型化天线。陶瓷天线的种类可分为块状(Block)陶瓷天线 与多层(Multilayer)陶瓷天线，前者是使用高温(摄氏 1000 度以上)将整块陶瓷体一次烧结完成后再将天线的金 属部份印在陶瓷块的表面上；后者则采用低温共烧(Low Temperature Cofired)的方式将多层陶瓷迭压对位后再 以 800~900 度的温度烧结，所以天线的金属导体可以依设计需要印在每一层陶瓷介质层上，如此一来便可有效 缩小天线所需尺寸，并能达到隐藏天线设计布局的目的(如图 10 所示)。 由于陶瓷本身的介质常数较 PCB 电路板高，所以使用陶瓷当天线介质能有效缩小天线尺寸；在介质损耗 (Dielectric Loss)方面，陶瓷介质也比 PCB 电路板的介质损耗更小，所以非常适合用在低耗电率的蓝牙模块使 用。除此之外，当蓝牙模块必须利用 LTCC 的技术来将模块体积降到最小时，LTCC 蓝牙天线可以轻易的与蓝牙 模块整合在 LTCC 的多层陶瓷介质中(如图 11 所示)，将是小型化蓝牙模块的最佳选择。 蓝牙天线在产品应用上的考量 对手持式蓝牙装置的使用者来说，能够不用考虑使用位置或使用方向的问题而都能够顺利的利用蓝牙来做 短距离的传输才是使用蓝牙的最终目的之一，而适当的蓝牙天线设计将会有助于达到这样的传输品质。在辐射 场型方面，手持式蓝牙产品的天线应该是全向性的而可以与来自四面八方的其它蓝牙产品互相联系；在天线增 益方面，由于蓝牙使用的 ISM 频段其操作波长短，对于传输介质或传输路径中的障碍物或导体所造成的能量损 耗相对提高。故虽然蓝牙产品标榜为短距离传输装置，但仍应考量在室内环境中使用会有家具、房间墙壁甚至 人体等的电磁波障碍物存在，所以蓝牙天线的增益也不能够太小；同样地，在 AP装置上的蓝牙天线由于需要涵 盖较大的区域，所以其天线增益势必要比手持式产品高出许多。另外在辐射场型方面也必须考虑到 AP 的装设位 置与欲涵盖的范围来决定设计合适的指向性天线。除了以上所探讨的设计需求外，对于各种不同的蓝牙产品而 言，蓝牙天线还是得要符合低成本的首要条件。 再从产品应用的角度来看，由于天线对于周边接地金属面(Ground Plane)十分敏感，像是电路板上的接地 面或是电路板上防止静电用的屏蔽金属片都会严重影响到天线的辐射特性。以笔记型计算机为例，目前装置蓝 牙模块的方式有两种：如图 7与图 8以 PCMCIA 卡外接方式而言，由于笔记型计算机内的主机板上覆盖有屏蔽金 属壳以及接地金属面，故 PCMCIA 卡的末端(图 7中的黑色部份)必须突出笔记型计算机之外，而蓝牙天线则以内 建隐藏的方式(如图 8所示)设计在内部电路板上或以转接头外接天线的方式(如图 7所示)固定在 PCMCIA 卡上； 另外，蓝牙天线在笔记型计算机上也将因为摆放的位置不同而有特性上的差异。一般来说，将蓝牙天线置放于 LCD 屏幕周围的操作频宽与天线增益会比安装在键盘周围来得大。 由以上蓝牙天线在产品应用上的考量可以发现，如果要确保蓝牙天线的良好操作特性以更进一步提升蓝牙 产品的传输品质，就必须在设计蓝牙模块一开始便将蓝牙天线的设计 架构 酒店人事架构图下载公司架构图下载企业应用架构模式pdf监理组织架构图免费下载银行管理与it架构pdf 以及产品应用环境一并考虑，如此便 可在设计初期就把天线与周边环境相互影响的问题解决并可提升后段产品应用的可靠度 手机内置天线设计 在手机制造商中，为什么大家公认 NOKIA 的手机信号好呢？为什么大家都认为 MOTO 的手机信号好且性能稳 定呢？主要原因是NOKIA和MOTO等大公司在天线与RF方面的设计流程的理念与国内厂商不一样。像MOTO 公司所要主张的那样，手机设计首先要保证信号好，即 RF 性能好；其次要保证音频性能好，话都听不清打什 么电话呢？所以，在他们的初期方案中就包含了与天线相关的基于外观、主板、结构等的总体环境设计。由于 外观、主板、结构、天线是作为一个整体，提供给天线的预留空间及内部的 RF 环境十分合理，所以天线性能 优越也在情理之中。 反观国内的手机设计，负责项目管理和主持项目设计的人员对天线的认识不足，同时受结构方案和外形至上的 制约，到最后来“配”天线，对天线的调试匹配占了整个天线设计流程的大部份时间，这与包含天线的整体方案 设计有本质的区别，往往就导致留给天线的面积和体积不足，或在天线下面安置喇叭、摄像头、马达、FPC 排 线等元件，造成天线性能下降。实际上，如果在方案预研和总体设计阶段，让 RF与天线方面的技术人员有效参 与进来，进行有效的 RF 和天线设计沟通和评估，ID、结构、RF 设计兼顾天线和整体性能，那么设计出优质的 手机产品有什么难的呢？ 一、内置天线对于手机整体设计的通用要求 主板 a. 布线 在关联 RF 的布线时要注意转弯处运用 45 度角走线或圆弧处理，做好铺地隔离和走线的特性阻抗仿 真。同时 RF 地要合理设计，RF 信号走线的参考地平面要找对（六层板目前的大部份以第三层做完整的地参考 面），并保证 RF 信号走线时信号回流路径最短，并且 RF 信号线与地之间的相应层没有其它走线影响它（主要 是方便 PCB 布线的微带线阻抗的计算和仿真）。PCB 板和地的边缘要打“地墙”。从 RF 模块引出的天线馈源微 带线，为防止走线阻抗难以控制，减少损耗，不要布在 PCB 的中间层，设计在 TOP 面为宜，其参考层应该是 完整地参考面。并且在与屏蔽盒交叉处屏蔽盒要做开槽避让设计，以防短路和旁路耦合。天线 RF 馈电焊盘应 采用圆角矩形盘，通常尺寸为 3×4mm，焊盘含周边≥0.8mm 的面积下 PCB 所有层面不布铜。双馈点时 RF 与地焊盘的中心距应在 4～5mm 之间。 b. 布板 RF 模块附近避免安置一些零散的非屏蔽元件，屏蔽盒尽量规整一体，同时少开散热孔。最忌讳长条形 状孔槽。含金属结构的元件，如喇叭、马达、摄像头基板等金属要尽量接地。对于折叠和滑盖机，应避免设计 长度较长的 FPC（FPC 走线的时钟信号及其倍频容易成为带内杂散干扰），最好两面加接地屏蔽层。 c. 常见问题 对于传导接收灵敏已经满足要求（或非常优秀）但整机接收灵敏度差的情况，特别是 PIFA 天线，其辐射体的 面积和形式还是对辐射接收灵敏度有一定的影响，可以在天线方面做改进。 整机杂散问题原因在于天线的空间辐射被主板的金属元件（包括机壳上天线附近的金属成分装饰件）耦合吸 收后产生一定量的二次辐射，频率与金属件的尺寸关联。因此要求此类元件有良好的接地，消除或降低二次辐 射。整机杂散问题还与天线与 RF 模块之间的谐振匹配电路有关，如果谐振匹配电路的稳定性不好，很容易激发 产生高次谐波的干扰。 机壳的设计 由于手机内置天线对其附近的介质比较敏感，因此，外壳的设计和天线性能有密切关系。外壳的表面喷涂材料 不能含有金属成分，壳体靠近天线的周围不要设计任何金属装饰件或电镀件。若有需要，应采用非金属工艺实 现。机壳内侧的导电喷涂，应止于距天线 20mm 处。对于纯金属的电池后盖，应距天线 20mm 以上。如采用 单极（monopole）天线，面板禁用金属类壳体及环状金属装饰。电池（含电连接座）与天线的距离应设计在 5mm 以上。 二、手机内置天线的分类 1. PIFA 皮法天线 a. 天线结构 辐射体面积 550～600mm2，与 PCB 主板 TOP 面的距离（高度）6～7mm。天线与主板有两个馈电点，一个是天线 模块输出，另一个是 RF 地。天线的位置在手机顶部。PIFA 皮法天线如按要求设计环境结构，电性能相当优越， 包括 SAR 指标，是内置天线首选方案。 适用于有一定厚度手机产品，折叠、滑盖、旋盖、直板机。 b. 主板 天线投影区域内有完整的铺地，同时不要天线侧安排元器件，特别是马达、SPEAKER、RECEIVER、FPC 排线、LDO 等较大金属结构的元件和低频驱动器件。它们对天线的电性性能有很大的负面影响. c.天线的馈源位置和间距 一般建议设计在左上方或右上方；间距在 4～5mm 之间。 2. PIFA 天线的几种结构方式 a.支架式 天线由塑胶支架和金属片（辐射体）组成。金属片与塑胶支架采用热熔方式固定。塑胶常用 ABS 或 PC 材料， 金属常用铍铜、磷铜、不锈钢片。也可用 FPC，但主板上要加两个 PIN，这两项的成本稍高。 b. 贴附式 直接将金属片（辐射体）贴附在手机背壳上。固定方式一般用热熔结构。也有用背胶方式的，由于结构不很稳 定，很少采用。FPC 也如此。 3. MONOPOLE 单极天线 a. 天线结构 辐射体面积 300～350mm2，与 PCB 主板 TOP 面的距离（高度）3～4mm，天线辐射体与 PCB 的相对距离应大于 2mm 以上。天线与主板只有一个馈电点，是模块输出。天线的位置在手机顶部或底部。 MONOPOLE 单极天线如按要求设计环境结构，电性能可达到较高的水平。缺点是 SAR 稍高。不适用折叠、滑盖机， 在直板机和超薄直板机上有优势。 b. 主板 天线投影区域不能有铺地，或无 PCB，同时也不要安排马达、SPEAKER、RECEIVER 等较大金属结构的元件。由 于单极天线的电性能对金属特别敏感，甚至无法实现。 c. 天线的馈源位置馈电点的位置 与 PIFA 方式有区别。一般建议设计在天线的四个角上。 4. MONOPOLE 单极天线的几种结构方式 a. 与 PIFA 天线相同，有支架式、贴附式。 b. PCB 式 MONOPOLE 单极天线的辐射体采用 PCB 板，与主板的馈电有簧片和 PIN 方式，热熔在塑胶支架 上。还可以在机壳上做定位卡勾安装。 c. 特殊结构天线设计在手机顶部立面（厚度）上，用金属丝成型，如 MOTO 的 V3、V8 超薄系列，他们为天 线设计的金属空白区域很大，实际上这是属于天线的一部分。国内仿制失败的原因是没有给这个金属空白区域。 这种形式环境设计和天线设计均有难度，需慎重选择。另一种是称为“假内置”的形式，相当于将外置天线移到 机内，体积很小，用 PCB 或陶瓷材料制成。这种天线带宽、辐射性能较差、成本高，不建议采用。 三、手机内置天线形式比较 这里简单比较一下两种主流 PIFA 皮法和 MONOPOLE 单极天线，以及分别适用的机型结构： 有效面积 mm2 距主板 mm 天线投影下方 天线馈源 天线体积 电性能 SAR 皮法 600 7 有地 2 大 很好 低 单极 350 4 无地 1 小 好 稍高 折叠机 滑盖机 旋盖机 直板机 超薄折叠机 超薄直板机 皮法 适用 适用 适用 适用 不适用 不适用 单极 不适用 不适用 不适用 适用 适用定制 适用 四、很多情况下，手机设计公司因为某一款机型的天线性能未达标，而被迫更换天线公司，结果也未尽人 意，项目进程延迟。但此时的造型、机壳模具、主板可变化的空间很小，最终勉强上市，或推翻该方案， 造成很大的损失。因此，建议在手机方案设计时，尤其在产品造型和结构设计阶段让天线工程师参与进来， 对天线相关的一些方案提出建议，共同研讨，设计出比较合理的外观造型和射频环境结构，提高天线的电 性能指标，使手机产品在整体性能方面有较高的品质。希望上述内容能对手机方案设计、特别是有关天线 环境的设计有参考价值，加强手机方案设计的各专业工程师对天线特性更深入的了解，减少项目在时间、 人力物力方面的损失。 结构了解了,下面了解一下在设计过程中必须注意的事项: 1) 建模前应该先根据规划高度分析，宽度分析与长度分析，目的是约束 ID 的设计。 2) 建模时将硬件取零件图纸的最大值（NND 厂商通常将公差取为正负 0.1,气死我了） 3) 设计尺寸基本上为二次处理后的尺寸（NND 模具厂肯定反对了，哈哈） 4) 手机的打开角度为 150-155，开盖预压为 4-7 度（建议 5 度）。合盖预压为 20 度左右 5) 壁厚必须在 1.0 以上(为了防止缩水，可以将基本壁厚作到 1.5，此时一定要注意胶口的选择)。 6) 胶口的选择一定要考虑熔接线的位置，注意 7) 尽力减少配合部分（但是不代表减少必要的配合）。 8) 音腔高度在 1.2 以上（实际情况应该是空间尺寸要足够大，对不同的产品其数值会不同，最好采用 MIC SPEAKER RECERVE 的厂商建议值）。 9) 粘胶的宽度必须在 4mm 以上（大部分厂商可以作到 3。5，但是为了安全起见，还是留点余量好）（另 外电铸件的胶宽可以作到 1，原理也较为简单可行，如果有人用过的话请补充）。 10) 上下壳的间隙保持在 0.3 左右。 11) 防撞塞子的高度要 0.35 左右。 12) 键盘上的 DOME 需要有定位系统。 13) 壳体与键盘板的间隙至少 1.0mm.。 14) 键盘导电柱与 DOME 的距离为 0.05mm.（间隙是为了手感）, 15) 保证 DOME 后的 PCB 固定紧。 16) 导电柱的高度至少0.25mm.直径至少1.8mm(韩国建议值为2.5-2.7mm).美工线的距离最好0.2-0.3mm. 17) 轴的部分完全参照厂商建议的尺寸。 18) 侧键嘛，不好做，间隙包括行程间隙，手感间隙 0.05 以及制造误差间隙 0.1.最好用 P+R 的形式 19) FPC 的强度要保证。与壳体的间隙必须控制在 0。5 以上 20) INSERT 的装配需要实验数据的确认，但是数据要求每次 T 都检验。 21) 螺钉位置需要考虑拧紧时的状态，确定误差所在的位置。 22) 尽量少采用粘接的结构。 23) 翻盖上壳的装饰部分最好不要作在曲线复杂部分。 24) 翻盖外观面一定要注意零件之间的断差，此处断差的方向最好指定。。 25) 重要的位置拔模斜度与圆角必须作全，图纸与实物要相同。 26) 电池要留够 PCB 布线的部分。尽量底壳厚电与薄电通用。 27) 电池外壳的厚度至少 0.6mm,内壳的壁厚至少 0.4 mm.（如果是金属内壳，T=0.2） 28) 壳体与电池中间的配合间隙要留 0.15mm 29) 电池的厚度要完全依照电池厂的要求制作。注意区分国产电芯与进口电芯的区别（国产电芯小一些, 变形大一些）。 30) 卡扣处注意防止缩水与熔接痕，公卡扣处的壁厚要保持 0。7 以上（防止拆卸的时候外边露白） 31) 局部最薄壁厚为 0.4mm，如果过薄会产生除裂痕外还有喷涂后的色差问题（韩国通常采用局部挖通， 然后贴纸的做法） 32) 可能的话尽量将配合间隙放大。 33) 天线部分有可能因为熔接痕而断裂，设计时考虑