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電子產(chǎn)品研制總結(jié)報(bào)告
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篇一:電子產(chǎn)品研制總結(jié)報(bào)告
一、 項(xiàng)目說(shuō)明
項(xiàng)目背景:公司在海外市場(chǎng)特別是印度有內(nèi)置FM天線的需求,客戶希望能夠不插耳機(jī)收聽FM。同時(shí)國(guó)內(nèi)也有其他公司正在嘗試做內(nèi)置FM天線。本項(xiàng)目目的是為公司尋求一種FM內(nèi)置天線的可行方案。
二、項(xiàng)目進(jìn)展情況
我國(guó)FM使用頻段是87.5 MHz-108MHz(US/Europe),波長(zhǎng)3.4m-2.8m,使用耳機(jī)做天線推薦長(zhǎng)度為1.5m。FM內(nèi)置天線主要考慮方案有:陶瓷介質(zhì),在主板上面走蛇形線,有用排線,F(xiàn)PC,沖壓金屬片、外加小板等。下面分別介紹:
1 主板上蛇形走線方案
在主板上蛇形走線,因?yàn)槿菀妆桓咚俚男盘?hào)干擾,效果不好。如下圖,一家做FM芯片廠做的演示的板:
圖1 Loop ANT 方案
圖1中U1為RDA5800C芯片,A1為PCB繞線天線(PCB Loop Antenna),J1為耳塞插孔,做到手機(jī)上實(shí)際效果不好。圖2為他們做的蛇形走線。廠家推薦用排線的效果會(huì)比較好,這樣干擾小些,而且需要的PCB空間小。
圖2 PCB小天線蛇形方案
2 軟排線方案
圖3中U1為RDA5800C芯片,F(xiàn)PC ANT為排線天線,J1為耳塞插孔。由于軟排線可折疊,所以僅需在PCB上提供鏈接的焊盤,可以大大節(jié)約PCB面積。排線天線如圖四所示。這種方法我們之前沒(méi)有考慮,目前沒(méi)有數(shù)據(jù)支持。后面可以補(bǔ)充。
圖3 排線天線PCB方案
3 沖壓金屬片
我們?cè)谏虅?wù)部的一個(gè)手機(jī)上看到采用金屬片做的FM天線,矢網(wǎng)上測(cè)試諧振點(diǎn)很好,實(shí)際測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)沒(méi)辦法搜臺(tái)。分析發(fā)現(xiàn)他們的諧振是加了諧振網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的,能量都被匹配網(wǎng)絡(luò)消耗了,基本上沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的作用。我們沒(méi)有單獨(dú)做沖壓金屬片的實(shí)驗(yàn),借用這太手機(jī)分析在長(zhǎng)度不夠的情況下諧振點(diǎn)頻率很高,不能搜臺(tái)。
4 FPC方式
用FPC的我們也測(cè)試過(guò)一家,在87.5 Mhz-108Mhz內(nèi)沒(méi)有諧振,尺寸也比較大,放在手機(jī)側(cè)面,實(shí)測(cè)效果比較差。
MTK也有推薦他們自己的FM內(nèi)置天線方案,目前沒(méi)有樣品測(cè)試,其中有一些注意事項(xiàng)(見附件)供參考。
5 外加PCB小板方式
我們目前實(shí)驗(yàn)采用的這種方法。用一塊單獨(dú)的PCB小板做天線,通過(guò)導(dǎo)線連接到手機(jī)FM天線饋點(diǎn)上。小板尺寸為24×10,35×10,35×7三種尺寸。線寬和線間距有(12mil,8mil),(6mil,4mil)等 ,總共做了13塊小的板子(具體見附錄PCB圖)。用矢網(wǎng)做無(wú)源測(cè)試發(fā)現(xiàn)諧振點(diǎn)都在300 MHz以上(天線和板子底距離3mm~4mm),帶寬95MHZ左右,分別為:
實(shí)際測(cè)試時(shí)搜不到臺(tái),調(diào)試發(fā)現(xiàn)在頂端串聯(lián)150P的電容和1.6K的電阻到地搜臺(tái)情況有所改善。矢網(wǎng)測(cè)試如下圖:
串聯(lián)150P的電容和1.6K的電阻到地
小板信號(hào)比較弱,自動(dòng)搜臺(tái)效果比較差,需要降低閾值。同時(shí)對(duì)FM本身的要求很高。 將兩塊小板兩個(gè)串起來(lái),雖然線長(zhǎng)加起來(lái)有兩米,但是諧振點(diǎn)在200多MHz(如下圖),不在FM頻段諧振范圍內(nèi)。分析可能是因?yàn)榫走的太密了所以實(shí)際效果不好。
兩個(gè)35101208H串聯(lián)
嘗試在363按鍵板尺寸大小的空間做FM天線仿真,沒(méi)有找到可以在FM頻段諧振的方案。
篇二:電子產(chǎn)品研制總結(jié)報(bào)告
淺談微帶天線 微帶天線,是由導(dǎo)體薄片粘貼在背面有導(dǎo)體接地板的介質(zhì)基片上而形成的天線。通常利用微帶傳輸線或同軸探針來(lái)饋電,使導(dǎo)體貼片與接地板之間激勵(lì)高頻電磁場(chǎng),并通過(guò)貼片四周與接地板之間的縫隙向外輻射。金屬貼片通常是形狀規(guī)則的薄片,形狀有矩形、圓形或橢圓形等;也可以是窄長(zhǎng)條形的薄片振子(偶極子)或由這些單元構(gòu)成的陣列結(jié)構(gòu)。這三種形式分別稱為微帶貼片天線、微帶振子天線和微帶陣列天線。
微帶貼片天線,通常介質(zhì)基片厚度h遠(yuǎn)小于工作波長(zhǎng)λ,羅遠(yuǎn)祉等人提出的空腔模型理論是分析這類天線的一種基本理論。帖片與接地板之間的空間猶如一個(gè)上下為電壁、四周為磁壁的空腔諧振器。對(duì)常用的工作模式,長(zhǎng)度L約為半個(gè)波長(zhǎng),其電場(chǎng)E沿長(zhǎng)度方向(x軸)的駐波沒(méi)有橫向(y軸)的變化。天線的輻射主要由沿橫向的兩條縫隙產(chǎn)生,每條縫隙對(duì)外的輻射等效于一個(gè)沿-y 軸的磁流元(Jm=-n×E,n為縫隙外法線單位矢量)。由于這兩個(gè)磁流元方向相同,合成輻射場(chǎng)在垂直貼片方向(z軸)最大,隨偏離此方向的角度增大而減小,形成一個(gè)單向方向圖。天線輸入阻抗靠改變饋電位置加以調(diào)節(jié)。阻抗頻率特性與簡(jiǎn)單并聯(lián)諧振電路相似,品質(zhì)因數(shù)Q較高,故阻抗頻帶窄,通常約為1%~5%。可用適當(dāng)增加基片厚度等方法來(lái)展寬頻帶。接地板上的介質(zhì)層會(huì)使電磁場(chǎng)束縛在導(dǎo)體表面附近傳播而不向空間輻射,這種波稱為表面波。故增加基片厚度時(shí)須避免出現(xiàn)明顯的表面波傳播。
微帶振子天線,當(dāng)介質(zhì)基片厚度遠(yuǎn)小于工作波長(zhǎng)或微帶振子長(zhǎng)度為諧振長(zhǎng)度時(shí),振子上的電流近于正弦分布。因此,它具有與圓柱振子相似的輻射特性,只是它在介質(zhì)層中還有表面波傳播,使效率降低。
微帶陣列天線,利用若干微帶貼片或微帶振子可構(gòu)成具有固定波束和掃描波束的微帶陣列。與其他陣列天線相同,可采用諧振陣或非揩振陣(行波陣)。微帶陣列的波束掃描可利用相位掃描、時(shí)間延遲掃描、頻率掃描和電子饋電開關(guān)等多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。 微帶天線作為一種新型的天線,與普通天線相比,具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。它具有體積小、重量輕、平面結(jié)構(gòu)等特點(diǎn),可以很容易地與導(dǎo)彈和衛(wèi)星等結(jié)合。此外,微帶天線也有結(jié)構(gòu)緊湊,性能穩(wěn)定等特性,易于使用的印刷電路技術(shù)和大批量制造技術(shù)。因此,微帶天線以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)得到在無(wú)線通信系統(tǒng)更廣泛的應(yīng)用
影響天線性能的臨界參數(shù)有很多,通常在天線設(shè)計(jì)過(guò)程中可以進(jìn)行調(diào)整,如諧振頻率、阻抗、增益、孔徑或輻射方向圖、極化、效率和帶寬等。另外,發(fā)射天線還有最大額定功率,而接收天線則有噪聲抑制參數(shù)。出于移動(dòng)通信設(shè)備便攜性方面的考慮,天線的尺寸需要大幅度縮小,且天線應(yīng)當(dāng)具有良好的方位圖以及增益效果?紤]到高Q值的因素,微帶天線普遍存在工作頻帶較窄的缺陷,而
展寬頻帶往往需要增大天線輻射貼片的尺寸,出于便攜移動(dòng)設(shè)備的特點(diǎn)以及對(duì)集成度高的要求,人們需要想方設(shè)法在減小其結(jié)構(gòu)尺寸的同時(shí)又不影響其帶寬,效率等工作參數(shù),在以往的工作與實(shí)踐中,人們總結(jié)出了多種行之有效的減小天線尺寸的方法,如采用1/4波長(zhǎng)貼片天線,采用特殊材料基片,在微帶天線上加載短路探針,通過(guò)與饋點(diǎn)接近的短路探針在諧振空腔中引入耦合電容以實(shí)現(xiàn)小型化,采用表面開槽貼片或者地板刻槽技術(shù),采用特殊貼片形式等等。 下面我簡(jiǎn)介一下我通過(guò)查找資料找到的幾個(gè)關(guān)于微帶天線改進(jìn)的設(shè)計(jì)。
1.新型的應(yīng)用于WCDMA移動(dòng)終端的平面倒F結(jié)構(gòu)天線:平面倒F天線具有尺寸小,重量輕,效率高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,分析方法清晰的優(yōu)點(diǎn),成為了研究的熱門,因此我們選擇平面倒F天線作為設(shè)計(jì)原型。,在這個(gè)設(shè)計(jì)中,則采用在短路片上開創(chuàng)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)減小平面倒F天線尺寸的目的,對(duì)天線采用同軸探針饋電方法,在天線左側(cè)短路貼片處開了兩個(gè)矩形窗口。天線結(jié)構(gòu)的短路貼片對(duì)天線的工作帶寬,諧振頻率和S11參數(shù)都有影響,短路貼片越寬,天線的工作頻帶越寬,但是諧振頻率也會(huì)發(fā)生偏離,且S11會(huì)降低。若要保持天線工作在2.1GHz附近和較低的S11值,我們?cè)谄矫娴笷天線的短路貼片上開兩個(gè)矩形槽,則可以在減小輻射貼片長(zhǎng)度的前提下,天線可以在WCDMA移動(dòng)終端要求的所有頻率下正常工作。微帶貼片天線有工作頻帶窄的缺點(diǎn),這是由于平面微帶天線的高Q值決定的。如果在天線的輻射貼片和接地板之間填充高相對(duì)介電常數(shù)的介質(zhì),則會(huì)引起表面波影響加大。天線儲(chǔ)能比空氣情況下增大則導(dǎo)致Q值增大,天線頻帶變窄,為了盡可能展寬天線頻帶,提高工作效率,本設(shè)計(jì)選擇了基板以相對(duì)介電常數(shù)為1的空氣代替。
通過(guò)對(duì)應(yīng)用在WCDMA移動(dòng)終端的平面倒F天線進(jìn)行研究,并且通過(guò)一系列對(duì)天線結(jié)構(gòu)的改進(jìn),所設(shè)計(jì)出的天線的帶寬,增益,效率等指標(biāo)均達(dá)到了3GPP的技術(shù)要求,能夠運(yùn)用于WCDMA移動(dòng)終端中,在仿真中還發(fā)現(xiàn),調(diào)節(jié)該平面倒F天線的底板尺寸,可以改變?cè)撎炀的工作頻帶,底板尺寸越小,工作頻寬越大,為增加天線工作帶寬起到一定的指導(dǎo)作用。 以往常用的減小天線尺寸的方法是在輻射貼片上刻各種形狀的槽,而本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)天線結(jié)構(gòu)中短路貼片的幾何結(jié)構(gòu)與天線各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)之間關(guān)系進(jìn)行總結(jié),為研制出更加高效的平面倒F天線留下潛力,具有一定的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
2.一種用于微帶半波振子天線的新型BALUN:半波振子天線僅在某一固定頻率點(diǎn)諧振,而在其他工作頻率表現(xiàn)為串聯(lián)電抗的特性。為實(shí)現(xiàn)帶寬可控或獲得最大工作帶寬,所用BALUN應(yīng)能適當(dāng)補(bǔ)償該串聯(lián)電抗。有一種空氣板線BALUN,該BALUN通過(guò)引入一個(gè)并聯(lián)諧振電路,實(shí)現(xiàn)了電抗補(bǔ)償功能。受此啟發(fā),本設(shè)計(jì)將這種空氣板線BALUN微帶化,建立了一種新型微帶BALUN,以實(shí)現(xiàn)微帶半波振子天線帶寬的最大化。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,將空氣板線BALUN微帶化所得的這種新型微帶BALUN,具有很好的帶寬控制能力,可實(shí)現(xiàn)微帶半波振子工作帶寬的最大化。這種新型微帶BALUN除具有更好的帶寬特性外,還由于采用
短路電路(非開路電路)而降低了BALUN的寄生輻射,使得這種微帶單元具有更優(yōu)的交叉極化性能。該微帶天線已作為輻射單元應(yīng)用于某陣列天線的設(shè)計(jì)中?梢灶A(yù)見,該BALUN及使用該BALUN的微帶天線單元在雷達(dá)和通信系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
3.一種新型的蝶形微帶陣列天線:微帶天線作為一種新型的天線,與普通天線相比,具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。它具有體積小、重量輕、平面結(jié)構(gòu)等特點(diǎn),可以很容易地與導(dǎo)彈和衛(wèi)星等結(jié)合。此外,微帶天線也有結(jié)構(gòu)緊湊,性能穩(wěn)定等特性,易于使用的印刷電路技術(shù)和大批量制造技術(shù)。因此,微帶天線以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)得到在無(wú)線通信系統(tǒng)更廣泛的應(yīng)用。近年來(lái),許多研究人員通過(guò)努力研究了多種天線技術(shù)來(lái)克服或減少微帶天線一些不足之處[1~3]。然而,以上這些天線定向性不能滿足無(wú)線通信的要求。因此,有必要研究低成本、高增益的WiMAX陣列天線。本設(shè)計(jì)中天線采用獨(dú)特的布局,包括兩層輻射帶,該天線提供了一個(gè)由5.3至5.9GHz的帶寬,能很好應(yīng)用于WiMAX通信系統(tǒng)中。天線的上層輻射帶包括八個(gè)輻射單元,輻射單元的長(zhǎng)度為a=10mm,寬為b=8mm,底部輻射帶結(jié)構(gòu)與頂層相反。微帶天線的尺寸354mm×50mm。兩層輻射層均印制在teflon基體上,其介電常數(shù)為2.65,厚度為1mm。上下兩層對(duì)稱的輻射單元與相鄰的饋線網(wǎng)絡(luò)單元連接,結(jié)構(gòu)形狀如同蝶形。
仿真與實(shí)測(cè)結(jié)果一致。陣列天線在5.3GHz時(shí),E面的最大增益達(dá)到22.14dBi。良好的定向性能。所測(cè)天線在5.9GHz時(shí)H面半波束寬度達(dá)到最大,為105.44°,增益為6.53dBi。以上輻射模式結(jié)果表明在整個(gè)頻段內(nèi)天線具有較好的輻射效率,同時(shí)天線具有重量輕,低剖面,易于平面電路集成等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)提出了一種16單元的蝶形振子陣列天線,所測(cè)天線在駐波比小于1.45時(shí)帶寬為
5.3~5.9GHz?萍颊撐,微帶天線。天線在5.3GHz時(shí)E面的最大增益為22.14dBi,H面在5.9GHz時(shí)最大波束寬度為105.44°。測(cè)量結(jié)果表明該天線能夠滿足WiMAX頻段通信要求。
微帶天線自20世紀(jì)70年代以來(lái)引起了廣泛的重視和研究,已在100兆赫至50吉赫的寬廣頻域上獲得多方面應(yīng)用。其主要特點(diǎn)是剖面低、體積小、重量輕、造價(jià)低,可與微波集成電路一起集成,且易于制成共形天線等。從電性能上來(lái)說(shuō),它有便于獲得圓極化、容易實(shí)現(xiàn)多頻段工作等優(yōu)點(diǎn)。因此其應(yīng)用前景廣闊,尤其可在無(wú)線電引信上積極的推廣與應(yīng)用。而主要缺點(diǎn)是頻帶窄、輻射效率較低及功率容量有限,故以上設(shè)計(jì)中,對(duì)微帶天線的改進(jìn),歸根結(jié)底就是針對(duì)其缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)。
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