天线是指将电能以电磁波的形式辐射出去或者从空间接收电磁波,并将电磁波转化成电能的一种电器元件。要想让天线正常工作,需要的是天线的长度应该符合所发射或者接收的电磁波的波长。
在手机之前,使用的移动通信方式为模拟通信方式,这时由于频率较低,所需天线的长度较长。而随着数字通信技术的发展,通信频段不断地增加,这就要求天线的长度逐渐缩短,否则手机便会变得越来越大。
微带天线是一种新型的天线形式,它与传统的天线不同之处在于它是一种板式电感天线,也就是说它不再是一根金属棒子,而是将导线印在了一张电路板上,这样设计的好处是能够将天线缩小到手机的大小。
微带天线的设计是通过改变天线的结构来达到缩短天线长度的目的。它将天线分成了许多个部分,采用印制方式让它成为一个部分被分布放置在板子的一面上,而另一面铺上大面积的金属地面(GND),这样就可以形成一个类似电容的电路,直接使得天线的长度缩短了许多倍,同时对电磁能量的接收和电磁波的发射具有良好的效果。
在手机中,天线的设计需要考虑到天线和无线电芯片之间的匹配,也就是我们常说的天线功率匹配。这个概念其实是指在发射和接收过程中,无线电芯片需要和天线传输的电能与电磁波进行匹配,否则就会造成电磁波传输的信号中断,从而影响通信质量。
通过对微带天线的分析发现,与传统天线相比,微带天线可以快速地调整电阻和电容的水平,使电极及其导频线形成一个振荡回路,使得天线和无线电芯片之间功率匹配的问题得到了有效解决,再加上板式电感天线本身的结构就很小,天线长度也就缩小了许多,从而达到了大大降低手机体积的目的。
微带天线不仅仅局限于电路板上,它还可以使用其他材料来制造。例如小型天线是可以在手机机身上的贴片天线,多用于自主研发的手机,这种天线材料贴片一般采用高分子复合材料,或者是以氧化铝、氧化锌等物质为主的复合材料来制成。另外还有采用介质、共线网络和螺旋结构等方式形成的天线,这些材料都可以实现天线长度的缩短。
通过对天线的材料和结构的变化,可以做到天线长度缩小的同时不影响天线的性能,这为制作更加小巧的手机铺平了道路。