常见的手机天线测试方法

发表于 2018-01-24 14:35:15 收藏 已收藏
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常见的手机天线测试方法

发表于 2018-01-24 14:35:15

手机天线,即手机上用于接收信号的设备,旧式手机有外凸式天线,新式手机多数已隐藏在机身内。这类天线主要都在手机内部,手机外观上看不到里面的东西。

手机天线是一种驻波天线,天线的阻抗不匹配,将导致大量的信号反射,使天线的辐射效率降低,同时由于反射的影响使得天线在宽频带内的增益有抖动,如果天线的驻波为6,手机前端的击穿电压将降为原来的1/6,而功率容量就会下降。手机天线驻波对天线效率的影响不可不慎。天线的驻波要求,我们目前统一要求为小于3。

手机天线要测的参数

1. 有源(Active)

TRP(Total Radiated Power)/总发射功率;

TIS(Total Isotopic Sensitivity)/接收灵敏度;

NHPRP(Near Horizon Partial Radiated Power)/近水平面发射功率;

NHPIS(Near Horizon Isotropic Sensitivity)/近水平面接收灵敏度;

EIRP(Effective Isotropic Radiated Power)/ERP(Effective Radiated Power)/等效全向辐射功率;

PEIRP(Peak Effective Isotropic Radiated Power)/峰值等效全向辐射功率。

常见的手机天线测试方法

2.无源(Passive)

Gain(dBi): Gain(dBd)/增益;

Radiation Pattern/天线方向图测试;

Input Impedance /天线接口阻抗测试;

VSWR/RL/天线驻波比/回波损耗测试;

3D/3D场强图;

3dB BW/FB Ratio波束宽度,前后比;

Cross polar/Isolation交叉极化比,隔离度;

Directivity/方向性;

Efficiency效率。

手机天线测试方法

1、微波暗室(Anechonic chamber)

微波暗室、吸波室、电波暗室。当电磁波入射到墙面、天棚、地面时,绝大部分电磁波被吸收,而透射、反射极少。微波也有光的某些特性,借助光学暗室的含义,故取名为微波暗室。 微波暗室是SA作和金属屏蔽体组建的特殊房间,它提供人为空旷的“自由空间”条件。在暗室内做天线、雷达等无线通讯产品和电子产品测试可以免受杂波干扰,提高被测设备的测试精度和效率。随着电子技术的日益发展,微波暗室被更多的人了解和应用。

微波暗室就是用吸波材料来制造一个封闭空间,这样就可在暗室内制造出一个纯净的电磁环境。微波暗室材料可以是一切吸波材料,主要材料是聚氨酯吸波海绵SA(高频使用),另外测试电子产品电磁兼容性时,由于频率过低也会采用铁氧体吸波材料。

常见的手机天线测试方法

微波暗室的主要工作原理是根据电磁波在介质中从低磁导向高磁导方向传播的规律,利用高磁导率吸波材料引导电磁波,通过共振,大量吸收电磁波的辐射能量,再通过耦合把电磁波的能量转变成热能。

2、TEM CELL测试

用TEM CELL测试天线有源指标,因为微波暗室和天线测试系统造价比较昂贵,一般要百万以上,一般的手机设计和研发公司没有这种设备,而用TEM CELL(也较三角锥)来代替测试。和微波暗室的测试目的一样,TEM CELL也是一个模拟理想空间的天线测试环境,金属箱能够提供足够的屏蔽功能来消除外部干扰对天线的影响,而内部的吸波材料也能吸收入射波,减小反射波。TEM CELL不能对天线进行无源测试,只能对有源指标进行测试。由于空间限制,TEM CELL的吸波材料比较薄,而对于劈状吸波材料,是通过劈尖间的多次反射增加对入射波进行吸收,因此微波暗室里的吸波材料都比较厚,而TEM CELL的吸波材料都不购厚,因此对入射波的吸收都不是很充分,因此会导致测试的结果不精确。

常见的手机天线测试方法

另外,TEM CELL的高度也不够,这也是TEM CELL不能进行定量测试的一个原因。根据天线辐射的远场测试分析,对于EGSM/DCS频段的手机天线,被测手机与天线的距离至少大于1米;因此,我们可以看几乎所有的2D暗室都是远大于这个距离。而TEM CELL比这个距离小一些,所以这也是TEM CELL相对于微波暗室来讲测量不准的一个原因。

所以,TEM CELL只能对天线做定性的分析而不能做定量的分析。在实验室可以定性分析几种样机的差异,比较其性能的优劣,但不能作为准确的标准值来衡量天线的性能,只能通过与其他的“金鸡”(Golden sample ) 对比,大致来判断手机天线的性能。TEM CELL一般只找最佳方值,使测试结果对手机摆放的位置比较敏感。

常见的手机天线测试方法

另外,还有一种测试工具较屏蔽箱,有的设计公司用来对手机天线进行有源测试,这种方法很不可行。一方面由于测试距离太近,另一方面由于没有足够的吸波材料,外部干扰对天线的测试影响比较大,这样导致测试结果对位置比较敏感,稍微改变一下位置测试结果就有比较大的改变,因此这种测试方法对手机天线的性能没有多少的参考意义。

3、用耦合测试板测试天线性能

在生产过程中为了保证产品的生产品质,往往要进行天线的耦合测试。要用到的测试装置是:耦合测试夹具与综合测试仪相连,手机固定在夹具上。在生产前期根据几只样机的测试结果,给出一个合理的耦合补偿值,确定一个功率标准,然后对手机的最大功率进行测试,高于这个功率标准表示产品符合生产要求,低于这个要求说明天线与相关器件有问题。通过天线耦合测试可以发现以下问题:

(1)天线匹配电路虚焊和缺件等。

(2)天线周围电子/结构件有问题。

(3)天线没有装配好。

(4)天线本身品质有问题。

常见的手机天线测试方法

需要指出的是天线耦合测试是产品的一致性测试,并不是对产品性能进行测试。前面所提到的天线指标都是针对远场进行的测试,天线耦合测试是针对近场进行的测试,被测手机的天线与耦合夹具天线相距非常近。近场是天线本身客观存在的,一但整个手机的结构和天线确定,近场也就可以确定,因此可以根据测试结果是否在一定范围内,判断天线部分是否有问题。天线耦合测试只针对天线的最大功率进行测试,不进行其他项目的测试,即使测试了,也没有意义。

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