手機中pifa天線的應用

手機天線，即手機上用于接收信號的設備。在舊式手機上，天線通常是外凸式的，可以清楚地看到；但在新式手機上，天線多數已隱藏在機身內部，從手機外觀上看不到了。手機天線是一種駐波天線，如果天線的阻抗不匹配，將導致大量的信號反射，這會降低天線的輻射效率，并可能影響天線在寬頻帶內的增益，造成抖動。

手機天線的設計和性能對手機信號接收質量至關重要。優秀的手機天線設計可以確保手機在各種環境和條件下都能穩定地接收信號，從而提供流暢的通信體驗。同時，手機天線也需要與手機的其他部分（如處理器、基帶等）協同工作，以實現最佳的通信效果。

手機天線也能夠將手機內部產生的電信號轉換為無線電波，向基站發送信息。

不同類型的手機天線和不同的手機設計可能會有不同的性能表現，包括信號接收和發射的效率、穩定性等。此外，手機天線的設計也需要考慮多種因素，如頻率、帶寬、方向性等，以確保在各種使用場景下都能提供穩定的通信服務。

現在普通的5G手機中，大概有十多根天線負責不同的頻段和功能，不是做這一行的同學大概都還不知道。這么小的空間中要塞進去這么多天線，可想而知天線的局限、和不得不做的變形了。但不管怎么變，天線的原理還不會跑出上面介紹的幾點。

手機天線一般由哪些部件組成

手機天線主要由以下幾個部件組成：

輻射器（Radiating Element）：這是天線的主要部分，負責將電信號轉換為電磁波進行輻射，或者將接收到的電磁波轉換為電信號。輻射器的形狀和結構取決于天線的類型和用途。

反射器（Reflector）：一些天線在輻射器周圍放置反射器，以增加輻射的方向性。反射器可以是金屬板或網格，通過反射電磁波來增強或抑制特定方向的輻射。

饋源（Feed）：饋源是天線與傳輸線（如電纜）相連接的部分，負責將電信號傳送到輻射器或從輻射器接收電信號。饋源的設計對天線的性能有重要影響。

匹配網絡（Matching Network）：匹配網絡用于匹配天線和饋源之間的阻抗，以確保能量傳輸的效率最大化。

下面是手機中PIFA天線的演化狀態：

手機天線演進示意圖

我們看，從理想的dipole天線，演化到后面的PIFA天線中，為了空間上的妥協，已經看不出早期的樣子了。我們前面強調的把傳輸線“掰開”、使它面對開放空間；但到PIFA的時候，所謂的開放空間已經變得很惡化了；事實上，隨著現在手機上全面屏的普及，這個條件在逐漸變差，越來越偏離理想的天線條件；這也是手機天線的設計越來越困難的原因。

但這不意味著天線不能工作，也不意味著不是那個原理了。

開放空間的條件變差，直接影響到輻射場和近場的比例；因為上下導體中更多場的互相交疊和約束，每一個振蕩周期輻射出去的場變少、而做為儲能的振蕩幅度越來越大。在實際電路中，任何的振蕩電流都是要產生損耗的；振蕩電流越大，在電路中損耗掉的能量越高；這意味著天線輻射效率的下降。

另一方面，輻射場占比變小、近場（儲能）比例變高，意味著天線的Q值在升高，天線的帶寬也隨之減小。所以，對于類似手機這種小天線，最主要的兩個參數：輻射效率和帶寬，都被“開放空間”這個物理條件給決定了。所以它是天線非常重要的基礎條件。但為了空間上的限制，很多時候不得不做一定妥協、也不得不接收它帶來的代價。這是平衡的藝術、也是手機天線設計的魅力之一。

隨著技術的發展，手機天線也在不斷演進和優化，以適應更高的通信需求和更復雜的通信環境。例如，5G手機的出現就對手機天線提出了更高的要求，需要支持更高的頻率和更寬的帶寬。

審核編輯：黃飛