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平板电脑天线设计要点
在平板电脑尚未问世时,一般来说行动通讯装置天线大致可分为手机天线以及笔记本电脑天线两大类型,对于天线工程师而言手机天线或是笔记本电脑天线具有不同的设计思维以及该注意的地方,以下就帮各位大概整理一下各自的设计要点:
1. 笔记本电脑天线:一般笔记本电脑天线则是设计在LCD屏幕上方边缘机壳的内部空间中,笔记本电脑天线相较于手机天线具有较大的可用面积,但是由于近来笔记本电脑也朝向轻薄化发展所以天线高度不是很大。天线周围除了镜头模块之外,比较少会有其他电路组件,不过相对的笔记本电脑会将所有的天线都挤在一起,目前来看可能屏幕上方算一算会有将近五、六只天线。所以不同天线之间的相互干扰或是天线与LCD屏幕、CPU处理器之间的噪声影响会是一个需要天线工程师注意的环节。现今的笔记本电脑天线考虑整体的价格成本,天线本身都是用金属铁件或是以PCB的方式来制作,其天线本身的单价也较手机天线来的低廉。笔记本电脑天线除了在意天线本身的效率之外,同时也会注意天线特别在水平切面的平均增益表现。
2. 手机天线:手机天线大多设计在手机的顶部或是底部位置,受限于手机本身较小的体积因此天线的可用面积 (净空区)及天线高度都不大。同时天线周围通常具有其他的电路组件,例如:USB 联接头、Speaker、Audio Jack及麦克风等,所以很容易影响天线本身的辐射效率。以目前的手机天线而言,大部份是使用FBC (软性电路板)制程,部分高阶智能型手机则是会采用LDS制程。手机天线除了会影响手机整体的TRP/TIS之外,另外也是会影响手机本身的SAR值或是HAC值。所以在设计手机天线时,必须在TRP/TIS以及SAR值之间有所取舍,是一件相当不容易的工作。
简单来说,以平板电脑天线的设计观点来看大概就是结合上述笔记本电脑天线和手机天线的设计思维。我们或许可以将平板电脑看作一屏幕较小且没有实体键盘的笔记本电脑,目前的平板电脑天线都是设计在长侧边或是短侧边,同时在设计上的方式会比较接近笔记本电脑天线的设计概念 (平面式天线或是顶多一次弯折)。天线与通讯模块之间以cable线来连接,只是所用的cable线长度并不会像笔记本电脑一样动辄需要70 cm以上的长度。但是考虑平板电脑在使用时的方式与手机比较近似,而且也会蛮靠近人体部分。因此平板电脑跟手机一样除了考虑TRP/TIS之外还要对其SAR值有所限制。不过不同于手机SAR值规范,平板电脑采用的是Body SAR的规范,主要是限制平板电脑的上下左右前后六个面所量测到的SAR值均需小于1.6 W/Kg。所以在目前看来天线工程师在降低平板电脑本身SAR值会是一个棘手的工作,现在上市的平板电脑包含iPad都是利用感应组件P-sensor来侦测用户靠近,再降低射频端的功率输出藉此使得SAR得以下降至规定值之内。但是这种方式在实际应用时还是有满多的技术面需要克服,并不是一个合适的因应对策。期待在未来会有更好的方式能够降低平板电脑本身的SAR值,这会是需要共同努力的。
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