金属边框天线设计参考

目前市面上主流的智能机都是采用金属边框的工艺，而金属边框的机器对于天线调试难度很大。

金属边框天线设计主要是利用金属边框做为天线的一部分进行辐射，这种方式一般只有以下几种天线形式：IFA，Monopole，Loop。

下面就为大家介绍几种典型的金属边框的设计方法以及设计思路。

1、此种断开方式是最为常见的一种方式，但是在模具上会存在两种，一种是模内注塑，另一种就是不采用模内注塑，靠拆结构件组成。

根据前面介绍，此种断开，主天线部分可以有两种方式选择：IFA、Monopole

1.1、IFA

采用IFA方式设计，就需要利用地馈点的位置以及天线走线来控制天线的长短，阻抗等等。

一般前期设计我们需要预留多几个接地馈点，以便在实际调试时改变地点。

图中，绿色部分为地馈点，黄色部分为信号馈点，红色部分为接入点位置。

此种方式为典型的IFA天线设计。

问题：

1）、为何很多整机如下图所示设计？信号馈点直接接触到金属边框，那么天线的FPC只需要从接入点1接入。

2）、为何有部分人认为金属框的断开长度必须为48mm？还是48mm是最佳选择？

此种典型的IFA设计的利与弊：

a)利：

采用此种形式设计，好处在于，天线容易控制，调试起来比较容易，不需要加特别多的匹配来调谐阻抗。并且天线不会很敏感，不会因为喷涂工艺的厚薄使天线偏差太大。

b)弊：

此种方式设计存在最大的弊端是，结构方面。

此种设计，至少需要2个位置与金属框接触。对于紧凑的空间，此种方式对结构设计是一种考验。

1.2、Monopole

采用Monopole方式设计，只需要利用一个接入点，主要靠调试天线匹配来调谐天线的频率点。

图中，绿色部分为地馈点，黄色部分为信号馈点，红色部分为接入点位置。

此种方式为典型的Monopole天线设计。

问题：

下面这种接触方式，从信号馈点直接接触到金属边框。此种方式设计存在哪些问题？

此种Monopole方式设计的利与弊：

a)利：

采用此种形式设计，好处在于，结构简单，只需要考虑一个接入点。

b)弊：

此种方式设计存在最大的弊端是，天线性能。

此种设计，需预留至少M型匹配电路，更有可能需要改为双π型匹配电路，对天线公司调试匹配的要求比较高。由于天线阻抗完全靠匹配来控制，所以存在损耗。

几种变形：

1.3、此种断开方式的分集以及三合一天线的处理方式

1.3.1、三合一天线：

一般考虑到用户体验，都会利用中间那一段做为三合一天线部分。

1）、Monopole方式：

此种方式结构最为简单，只需要考虑到单点的接触即可。

2）IFA 方式

此种方式需要增加一个接地馈点，但是接地馈点的位置很重要。

1.3.2、分集天线：

既然环境最好的一部分金属框已经让给三合一天线，那么剩下的只有两边的金属框能利用。分集天线也有几种形式：

1）IFA：

此种方式的难点在于如何找到接入点位置，接入点太远，会导致谐振偏短，接入点太近又可能导致谐振偏长。

1.3.3、Loop

此种方式的难点在于结构上是否有空间用来做天线面积，因为上端的主板结构都很紧凑。

2、此种断开方式类似I Phone，但开缝处位于手指边，所以实际使用效果可能会大打折扣。

此种断开，主天线部分可以有三种方式选择：IFA、Monopole、Loop

2.1、IFA

同样，由于ID固定了，那么金属框的长度也是固定的。按照波长计算公式来算，此种方式天线谐振绝对会偏长。那么，我们就需要利用地馈点的位置以及天线走线来控制天线的长短，阻抗等等。

此种设计前期必须要掌握的设计要点：

图中，黄色部分为信号馈点，红色部分为接入点位置，绿色部分为额外引出的接地馈点。

此种方式为典型的IFA天线设计。

1)、信号点的接入位置：

信号点的接入位置直接关系到高频部分的性能，包括4G。

所以前期建议预留多几个接入位置。

2)、地点的接入位置

地点的接入位置直接关系到低频部分的性能。在前期设计时注意预留接地位置。

2.2、Monopole

采用Monopole方式设计，只需要利用一个接入点，主要靠调试天线匹配来调谐天线的频率点。

图中，绿色部分为接地馈点，黄色部分为信号馈点，红色部分为接入点位置。

此种方式为典型的Monopole天线设计。

2.3、Loop

采用Loop方式设计，也只需要利用一个接入点，需要靠调试天线走线和匹配来同时调谐天线的频率点。

图中，绿色部分为接地馈点，黄色部分为信号馈点，红色部分为接入点位置。

三种设计思路的比较：

此种断开方式的分集以及三合一天线的处理方式：

此种断开导致三合一天线与分集天线需共用上方一段。那么只有一段金属框，两个天线该如何才能共用呢?下面介绍两种方法供大家参考：

a)、分集和三合一均采用IFA形式。

图中，黄色部分为信号馈点，红色部分为接入点位置，绿色部分为引入的接地馈点。

b)、三合一采用IFA形式，分集采用Loop形式(也可调换)。

图中，黄色部分为信号馈点，红色部分为接入点位置，绿色部分为引入的接地馈点。

总结：

金属边框的天线设计原理很简单，但是要得到一个相对较稳定并且较好的性能就会比较困难。金属边框的天线设计是一个长期的过程，需要工程师有相对丰富的经验与理论知识。从前期评估，到中期调试，再到后期量产，每一个环节都需要重点把控。

后面会和大家分享经典的类似Iphone6天线的设计思路，类似华为Mate7天线的设计思路以及类似索尼Z1无缝边框天线的设计思路，敬请期待。