天线是影响一切无线通讯体系可靠性和功用的许多要素中很要害的一个。挑选能彻底满意体系功用目标的天线是非常重要的。
可是，如今的小型手持设备也给天线规划工程师带来了应战，天线要尽量薄、结构要紧凑、功用要高，而且还要满意各式各样的技能规范。面市时刻和本钱也是制作商要考虑的两个重要要素。
为体系挑选最好的天线的两个首要条件是天线的电气和机械特性。这些目标受设备的规划和机械结构所束缚。
根本的电气特性
应该考虑的根本电气特性是天线的作业频率、带宽、最大增益、均匀增益、功率、回波损耗，或许电压驻波比(VSWR)，以及极化方向、指向性、副瓣和后瓣辐射强度、前后比、相位方向图、阻抗和额定功率。天线的构成资料和实践的射频RF规划也决议了天线的终究电气功用。天线的构成资料应该有很低的损耗和很好的传导率。
作业频率
作业频率的规模由运用的类型决议。例如，Wi-Fi 802.11b/g、ZigBee和BlueTooth都运用相同的2.4GHz ISM频段，该频段的带宽大约是80MHz(2.4～2.48GHz)。商业GPS体系运用L1 1.575GHz频段，其带宽为2MHz(1575.42MHz1MHz)。
GSM体系运用850/1900MHz频段，或许900/1800MHz频段，详细选用哪个频段取决于相应区域的运营商。3G体系也运用不同的频段，也是与区域相关的。例如，欧洲的WCDMA体系运用2.1GHz频段。
四或五频段移动电话的天线首要用于全球周游，以及完成不同通讯体系间的通讯，如图1所示。它们能够在四频段GSM体系和W-CDMA2100体系中收发信号以完成在一切移动电话频段内的互通。其他一些运用也包含WiMax、UWB、ISM900、ISM5/5.8GHz、DVB-H、MediaFLO、DECT、RFID、VHF、UHF、AM和FM等。
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图1 内置的、混合型移动电话五频段天线一般用于全球周游和不同通讯技能体系间的通讯 |
多天线体系，例如分集和多天线体系(MIMO)被用在需求进步数据速率的运用中。运用多天线体系时，规划和表征整个天线体系是至关重要的，这包含天线与天线之间的阻隔度和相关性测验等。
增益和功率
最大增益、均匀增益和功率决议了天线的带宽和功用。这些目标越高，天线的带宽和功用就越好。而且，天线在它的作业频率规模内也应该有满意的VSWR。
一般，10dB的回波损耗(2.0:1.0 VSWR)或更好是人们预期的目标。为了取得天线全体功用的更好相位图，应该考虑功率的最大增益或许均匀增益。可是不要陷进仅考虑这些特性中的一个就得出一个定论。
最大峰值增益是衡量天线指向性的一个很好目标，但假如把它作为决议惯例天线功用的首要规范则会被误导。一般，越是杂乱的设备中，增益会越低，所以当天线被装置在实践的设备中时就会发生损耗。
这是由于高的峰值增益总是意味着指向性的某一强度，而且或许导致天线在某个方向上增益更低，这是由于在相位方向图中某方向的零强度。人们应该挑选一个在引荐的分贝值之上还有余量的天线，以保证它满意实践环境中的体系需求。
大多数的无线体系都有50Ω的阻抗，天线也应该尽或许地与这个值匹配，以削减体系中的不匹配/损耗。为了全面表征天线的特性，其他要考虑的要素还包含极化方向(垂直极化、水平极化，或圆极化)，以及相位方向图(在xz平面、zy平面和xy平面)等。
大多数手持便携设备需求一个线性极化天线，而且具有用于掩盖360全方向的全向相位方向图，但实在的全向相位方向图仅仅理论上的。
一般，设备的机械结构影响天线相位方向图的形状，并在相位方向图中发生零强度和指向性。如图2所示，在许多情况下，决议实在天线功用的最好办法是天线的完好三维辐射功率，由于它显现了有多少天线的能量被转换成辐射波传输出去，以及由于天线阻抗不匹配所形成的损耗和辐射损耗有多少。
特别是在小型便携或手持设备中，由于实践运用的设备或许是朝着恣意方向，三维功率是比最大增益更好的参数。此外，由于最大增益峰值波束或许朝向用户的身体，增益会由于人体衰减而下降。
机械结构布局
设备的机械结构布局决议了所需求的天线的尺度和类型，而天线的尺度和类型也束缚和决议了天线的电气特性。因而，设备的机械结构规划也应该考虑到天线的挑选。
典型的机械结构特性便是形状要素(外部的或内部的)、结构、尺度、装置办法、衔接方式、美学考虑，以及机械结构的持久性和天线部件的可靠性。设备和天线这两者的构成资料挑选和机械结构规划直接影响着可制作性。
恰当的挑选能够完本钱钱灵敏、易于制作的计划，特别是关于大批量产品的出产。值得留意是，更大的天线与更好的天线功用没有直接关系。当完成了如下规划规矩时，体积细巧的陶瓷天线印证了比体积更大的天线的功用要好得多。
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图2 决议实在天线功用的一个办法便是观察它的全体三维辐射功率图 |
挑选内置天线
大多数手持设备需求一个内置天线，而不是外部天线，这纯粹是出于美学考虑。实践上，依据运用和设备的功用不同或许需求不止一个天线。
内置天线的典型结构是印制金属、PCB、塑料基板的柔性印制板、弯折天线、LTCC、陶瓷天线、四臂天线和内置板天线。设备的尺度和机械结构的束缚，以及电气要求，也决议了所要运用的天线的结构和技能。
大多数这种内置天线能够经过SMD工艺装置、SMT工艺装置、簧片引脚、压簧衔接、微型U.FL/I-Pex衔接器或直接焊接。 当运用长电缆衔接时，信号在电缆中的传输损耗是很重要的要素，其数值或许到达几分贝。
要想在具有多频段运用的小型手持设备中处理这些最困难的规划问题，就会缩小天线和所需技能类型的挑选规模。这些应战是阻隔度、最小增益和功率、手臂/身体影响和特别吸收率。
当小型手持设备中的多个天线方位很近时，阻隔度就成为非常重要的问题。作业在相同或附近频段的天线彼此间就会发生耦合，功用就会下降。
挑选天线所需求的最小增益和功率成为小型设备规划中的一个应战，这是由于天线和其他部件的间隔很近，如LCD、金属屏蔽壳、电池，以及其他电子部件等。在比较低频段的运用中，如850MHz和900MHz频段，相同也存在应战，这是由于作业频率越低波长越长。
人体对手持设备的影响也会发生问题，当人们拿着手持设备挨近身体安排时，手臂/身体的影响会形成频率失谐。频率的谐振就会违背出作业频段，然后会由于阻抗的不匹配和天线功用的下降而使信号发生很大的衰减。
此外，接近手持设备的人体安排也会吸收天线辐射的能量，阻挠信号向敞开空间传输。相同，由于频率可调整的需求，SAR目标也应该被考虑到。
由于许多特别的陶瓷天线有很高的阻隔特性和近场辐射散布特性，SAR和身体/手臂的影响能够降到最低，所以，即便是在小型的手持设备中也能够取得极好的阻隔度。
挑选陶瓷天线
在挑选陶瓷天线时，也需求留意一些问题。陶瓷天线有许多种不同的类型，如LTCC天线、陶瓷单极天线等，在比较某些天线制作商独有的陶瓷天线的时分，人们就会发现天线的功用和运用的作用也是有不同的。
规划和功用目标的一致性是非常重要的，由于这有益于和天线公司的协作，这些公司具有许多的知识产权、很强的研讨才能和工程才能。假如天线挑选适宜和按照规划攻略的正确规划，即便选用微型的陶瓷天线，也能够到达70%～80%的功率，1～2dBi的最大增益，以及好于3dBi的均匀增益。
一切的天线都应该进行全屏蔽测验以保证其质量和可靠性。这些测验包含机械结构和可靠性测验，如机械和温度冲击测验、振荡和极限温度测验，以及拼装前的机械衔接规划测验。电气特性也应该在必定条件下进行测验，如用塑料壳包裹或电话机壳包裹后测验、接近人体头部/手臂模型测验等，就像人们实践运用时那样。
