手机天线PIFA介绍

　　线天线顶端加载——ILA（倒L天线）——IFA（倒F天线）——PIFA

　　单极子——平面单极子——平面倒L天线——PIFA

一、天线类型

　　单极性天线，是偶极子天线的一半。L=0.25* 波长，阻抗=36.5欧姆。

　　螺旋天线：一种慢波化的单极天线。由于螺旋线的作用，减小了电磁波沿螺旋线传播的相速度，因此天线的长度可以缩短。天线的Q值高，带宽窄，辐射效率降低。

　　PCB板螺旋天线：是一种变形的螺旋天线，利用PCB板的介电常数进一步降低天线的尺寸。

　　IFA天线：臂长L大约是四分之一波长

　　PIFA天线：频带宽，体积小。PIFA天线相对频带宽度有一个极限值，约为16%左右

二、天线介绍

1、PIFA：平面倒F天线

　　本质为单极子天线，L+H=四分之一波长

　　半波偶极子的阻抗为73.1欧姆，单极子是半波对称振子的一半，则其阻抗为36.5欧姆。通常天线射频端口的输入阻抗为50欧姆

　　可以改变馈电位置，将输入阻抗调整至50欧姆，在设计倒F天线的时候，主要有三个结构参数决定着天线的输入阻抗、谐振频率和阻抗带宽等性能。这三个结构参数分别是天线的谐振长度L，天线的高度H及两条垂直臂之间的距离D。

　　当L长度增加时，天线的谐振频率降低，输入阻抗降低。当L长度减小时，天线的谐振频率升高，输入阻抗变大。

　　当H增加时，谐振频率降低，输入阻抗增加。当H减小时，谐振频率升高，输入阻抗减小。

　　当D增加时，谐振频率升高，输入阻抗减小。当D减小时，谐振频率降低，输入阻抗增加。

　　L用于调整谐振频率，H调整带宽，D调整回波损耗。

1.1 WIFI天线

　　2.45GHz，波长=v/f=300/2450=122mm

　　考虑参数：PCB介电常数，耗散因子（损耗正切值），FR4的介电常数为4.4左右，损耗正切值为0.02左右

　　真空中四分之一波长=122/4=30mm

　　介质中四分之一波长=122/sqrt(4.4)/4=14.5mm

　　板载天线一半在介质中，一半在空气中，所以取二者的中间值，如21mm。

　　L+H=21mm（L=16mm H=5mm D=5mm，W=1mm）。走线宽度W对天线的影响不大，但不能太大成为矩形天线。W=0.8、1、1.2mm。

1.2 手机天线

　　天线尺寸：L(35-45mm)，H(6-8mm)，D(15-25mm)，其中H和天线谐振频率的带宽密切相关。一般双频天线H>6mm，三频天线H>7mm

　　GSM900，频率880-960M，波长=300/920=326mm，L+H=60mm，推荐40*20或35*25*7mm

　　DCS1800，频率1710-1880M，波长=300/1800=167mm，L+H=20mm

　　双频GSM/DCS：600mm2*6-8mm，GSM增益-1到0dBi，DCS增益0-1dBi

　　三频GSM/DCS/PCS：700mm2*7-8mm

2、单极子天线

　　辐射面积300-350mm2，高度3-4mm