手机中pifa天线的应用

手机天线，即手机上用于接收信号的设备。在旧式手机上，天线通常是外凸式的，可以清楚地看到；但在新式手机上，天线多数已隐藏在机身内部，从手机外观上看不到了。手机天线是一种驻波天线，如果天线的阻抗不匹配，将导致大量的信号反射，这会降低天线的辐射效率，并可能影响天线在宽频带内的增益，造成抖动。

手机天线的设计和性能对手机信号接收质量至关重要。优秀的手机天线设计可以确保手机在各种环境和条件下都能稳定地接收信号，从而提供流畅的通信体验。同时，手机天线也需要与手机的其他部分（如处理器、基带等）协同工作，以实现最佳的通信效果。

手机天线也能够将手机内部产生的电信号转换为无线电波，向基站发送信息。

不同类型的手机天线和不同的手机设计可能会有不同的性能表现，包括信号接收和发射的效率、稳定性等。此外，手机天线的设计也需要考虑多种因素，如频率、带宽、方向性等，以确保在各种使用场景下都能提供稳定的通信服务。

现在普通的5G手机中，大概有十多根天线负责不同的频段和功能，不是做这一行的同学大概都还不知道。这么小的空间中要塞进去这么多天线，可想而知天线的局限、和不得不做的变形了。但不管怎么变，天线的原理还不会跑出上面介绍的几点。

手机天线一般由哪些部件组成

手机天线主要由以下几个部件组成：

辐射器（Radiating Element）：这是天线的主要部分，负责将电信号转换为电磁波进行辐射，或者将接收到的电磁波转换为电信号。辐射器的形状和结构取决于天线的类型和用途。

反射器（Reflector）：一些天线在辐射器周围放置反射器，以增加辐射的方向性。反射器可以是金属板或网格，通过反射电磁波来增强或抑制特定方向的辐射。

馈源（Feed）：馈源是天线与传输线（如电缆）相连接的部分，负责将电信号传送到辐射器或从辐射器接收电信号。馈源的设计对天线的性能有重要影响。

匹配网络（Matching Network）：匹配网络用于匹配天线和馈源之间的阻抗，以确保能量传输的效率最大化。

下面是手机中PIFA天线的演化状态：

手机天线演进示意图

我们看，从理想的dipole天线，演化到后面的PIFA天线中，为了空间上的妥协，已经看不出早期的样子了。我们前面强调的把传输线“掰开”、使它面对开放空间；但到PIFA的时候，所谓的开放空间已经变得很恶化了；事实上，随着现在手机上全面屏的普及，这个条件在逐渐变差，越来越偏离理想的天线条件；这也是手机天线的设计越来越困难的原因。

但这不意味着天线不能工作，也不意味着不是那个原理了。

开放空间的条件变差，直接影响到辐射场和近场的比例；因为上下导体中更多场的互相交叠和约束，每一个振荡周期辐射出去的场变少、而做为储能的振荡幅度越来越大。在实际电路中，任何的振荡电流都是要产生损耗的；振荡电流越大，在电路中损耗掉的能量越高；这意味着天线辐射效率的下降。

另一方面，辐射场占比变小、近场（储能）比例变高，意味着天线的Q值在升高，天线的带宽也随之减小。所以，对于类似手机这种小天线，最主要的两个参数：辐射效率和带宽，都被“开放空间”这个物理条件给决定了。所以它是天线非常重要的基础条件。但为了空间上的限制，很多时候不得不做一定妥协、也不得不接收它带来的代价。这是平衡的艺术、也是手机天线设计的魅力之一。

随着技术的发展，手机天线也在不断演进和优化，以适应更高的通信需求和更复杂的通信环境。例如，5G手机的出现就对手机天线提出了更高的要求，需要支持更高的频率和更宽的带宽。

审核编辑：黄飞