中心議題：

• 介紹天線新型屏蔽材料、人工磁導體
• 概述多天線集成能力並得出結論

解決方案：

• 采用CMOS數字無線電技術和可配置無線電技術是將來最終的解決方案
• 在天線設計的過程中綜合考慮EMI屏蔽和熱管理問題
• 利用IMD技術把蜂窩電話、移動電視接收機、GPS、藍牙、WiFi和WiMAX的多種天線集成在一起

suizheduozhongwuxianjishubiaozhunzaibianxiewuxianshebeizhongzouxiangronghe，keguanshangyaoqiuzaibianxieshiwuxianshebeizhongjichenggengduodetianxian，yinci，duiyudianzixitongshejigongchengshihejishuguanlirenyuanlaishuo，zhangwotianxianjishufazhandequshi，lejietaduidianzisheji
、製造和測試的潛在影響有著重要的現實意義。
隨sui著zhe多duo種zhong無wu線xian技ji術shu標biao準zhun在zai便bian攜xie無wu線xian設she備bei中zhong獲huo得de應ying用yong，客ke觀guan上shang要yao求qiu便bian攜xie式shi無wu線xian設she備bei以yi有you成cheng本ben效xiao益yi的de方fang式shi支zhi持chi多duo個ge頻pin段duan以yi及ji多duo種zhong不bu同tong的de調tiao製zhi方fang式shi。業ye內nei專zhuan家jia認ren為wei[1]
，目前多種無線標準在便攜式無線設備中的聚合將遵循入門級、中檔和高檔三種技術方案(圖1)，采用CMOS數字無線電技術和可配置無線電技術是將來最終的解決方案。
 

圖1  多種無線標準在便攜式無線設備中的聚合方案
圖片來源：ST公司
iSuppli的專家認為

，提高RFbufendejichengdujiangchengweifazhandeguanjian。tianxianzuoweiwuxianxitongshejideyigeguanjianzuchengbufen，tadezuixinfazhanqushiwuyiduidianzixitongshejijiangchanshengshenkedeyingxiang
，benwenshitushuoming，yixiexinxingdejishuqushiyoukenengdianfuchuantongdetianxianshejifangshi
、方法和流程。

新型屏蔽材料—顛覆傳統的天線設計流程
萊爾德科技公司(Laird Technology)是無線天線
、電磁(EMI)屏蔽材料

、汽qi車che天tian線xian和he熱re管guan理li解jie決jue方fang案an等deng領ling域yu的de設she計ji公gong司si和he製zhi造zao商shang。該gai公gong司si的de專zhuan家jia認ren為wei

，在zai把ba天tian線xian設she計ji到dao係xi統tong之zhi中zhong的de過guo程cheng中zhong
，最zui為wei重zhong要yao的de問wen題ti之zhi一yi是shi解jie決jue對dui電dian磁ci幹gan擾rao(EMI)的屏蔽問題
，如圖2所示紅色部分的設計均與電磁幹擾的屏蔽有關。
 

圖2  隨著天線的增加，EMI屏蔽問題的重要性與日俱增
圖片來源：LairdTech公司
以手機為例，這包括三個主要的方麵：
萊爾德科技公司針對上述三個方麵的問題提出了獨特的解決思路，即在天線設計的過程中綜合考慮EMI屏蔽和熱管理問題。例如
，最近該公司推出的散熱型電路板屏蔽產品T-BLS係列產品就結合電磁幹擾防護和熱管理技術。該全球產品總監 Steve Ulmjiubiaoshi，suizhegezhongyingyongxitongshiyonglegengduodegonglvyuanjianyijifengzhuangmidudebuduantigao
，xianjindelengquejishubiandegengjiazhongyao，weici
，xuyaoyongdutedefangfabarejiemiancailiaohepingbichanpinjieheqilai

，manzudianlubanduipingbihereguanlideyaoqiu。jucheng，T-BLS係列產品使用了萊爾德科技的T-flex 600係列導熱填隙材料。

除了把熱界麵材料和屏蔽產品結合起來之外
，近來國際上出現了利用有機屏蔽材料(OSM)來抑製電磁波幹擾的發展趨勢。這種采用富勒烯形式的純有機材料在特殊變性處理後形成導電的塑料，在特殊的電磁波屏蔽方麵—尤其在高頻
、微波頻段—具有吸收和屏蔽作用，因此，正在保形天線設計中獲得日益廣泛的應用。

在材料的研究和應用方麵，一些發達國家，特別是美國、英國
、日ri本ben
，進jin行xing了le大da量liang的de有you關guan電dian磁ci屏ping蔽bi材cai料liao的de理li論lun和he應ying用yong的de研yan究jiu，已yi經jing形xing成cheng了le生sheng產chan各ge種zhong類lei別bie和he係xi列lie規gui格ge的de電dian磁ci屏ping蔽bi材cai料liao產chan業ye。目mu前qian，已yi有you單dan層cengAg及Ag包覆層的塗料、Ni塗料
、Cu塗料

，Ni-P合金鍍層及Al濺射層，泡沫金屬，各種襯墊
、導電膠、屏蔽窗以及各種金屬纖維(或粉末)或碳黑和磁性鐵氧體粉填充塑料等係列電磁屏蔽材料產品。其中，以塗料為主導產品
，其屏蔽效能達到40dB以上。

目mu前qian，國guo外wai的de發fa展zhan趨qu勢shi是shi開kai發fa多duo組zu元yuan整zheng體ti或huo多duo層ceng複fu合he屏ping蔽bi材cai料liao。隨sui著zhe便bian攜xie無wu線xian設she備bei的de普pu及ji應ying用yong
，基ji於yu新xin型xing電dian磁ci屏ping蔽bi材cai料liao所suo開kai發fa的de一yi係xi列lie板ban材cai及ji產chan品pin的de市shi場chang有you望wang高gao速su成cheng長chang。

人工磁導體(AMC)—孕育天線設計技術革命
在軟件無線電技術中要采用直接變頻技術，它的三個關鍵技術是天線、基帶處理和RF下行變換技術。在直接變頻方案中

，接收和發射機彼此之間非常敏感，因此，對隔離度要求很高。

為此，美國的若幹企業研究了一種基於磁場隔離和RF MEMS的天線可重配置技術，其核心技術是一種采用MEMS技術製造的人工磁導體AMC(artifical magnetic conductor)，其特點在於磁場在導體的邊界為零，因而，很容易將線天線直接做在AMC表麵的頂層

，從而在獲得高效輻射的同時使天線和電路板、手機和用戶頭部及手臂之間的隔離度非常高。

此外，高隔離度的最重大意義在於：在用AMC製(zhi)成(cheng)的(de)接(jie)地(di)板(ban)上(shang)能(neng)將(jiang)兩(liang)付(fu)線(xian)天(tian)線(xian)背(bei)靠(kao)背(bei)安(an)裝(zhuang)在(zai)非(fei)常(chang)小(xiao)的(de)空(kong)間(jian)內(nei)，彼(bi)此(ci)之(zhi)間(jian)幾(ji)乎(hu)不(bu)存(cun)在(zai)幹(gan)擾(rao)，從(cong)而(er)有(you)可(ke)能(neng)將(jiang)收(shou)發(fa)天(tian)線(xian)單(dan)獨(du)製(zhi)作(zuo)並(bing)放(fang)在(zai)一(yi)個(ge)器(qi)件(jian)之(zhi)內(nei)並(bing)消(xiao)除(chu)收(shou)發(fa)天(tian)線(xian)之(zhi)間(jian)的(de)相(xiang)互(hu)幹(gan)擾(rao)，收(shou)發(fa)天(tian)線(xian)的(de)匹(pi)配(pei)也(ye)更(geng)為(wei)容(rong)易(yi)。此(ci)外(wai)，開(kai)關(guan)到(dao)前(qian)端(duan)之(zhi)間(jian)的(de)多(duo)工(gong)器(qi)、濾波器等也因實現了收發天線的相互獨立工作而可以省略。 結合相應的自動調諧電路

，可配置天線技術可以實現很寬的工作頻率。

例如

，Thomson矽器件公司就展示了這麼一種直接嵌入到PCB夾(jia)層(ceng)中(zhong)的(de)天(tian)線(xian)，電(dian)子(zi)線(xian)路(lu)部(bu)分(fen)則(ze)做(zuo)在(zai)同(tong)一(yi)塊(kuai)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)。據(ju)其(qi)技(ji)術(shu)人(ren)員(yuan)表(biao)示(shi)，其(qi)中(zhong)，就(jiu)集(ji)成(cheng)了(le)兩(liang)副(fu)不(bu)同(tong)頻(pin)率(lv)的(de)天(tian)線(xian)。由(you)此(ci)可(ke)見(jian)，天(tian)線(xian)設(she)計(ji)領(ling)域(yu)已(yi)經(jing)悄(qiao)然(ran)發(fa)生(sheng)的(de)變(bian)化(hua)。

除此之外，傳統的天線設計過程中
，設計工程師必須等待電子係統內部的其它元件位置固定下來

，才能開展天線設計。據報道
，基於AMC技術的天線具有控製RF信號傳播路徑的獨特能力，因而
，允許電子係統設計人員根據產品的大小
、外形和內部元件進行定製天線設計。正如e-tenna公司的專家所表示，這是天線設計中的真正突破所在。

AMC技術近兩年來受到越來越多的關注
，國外企業已經在相關設計、製造和測試技術上展開了專利布局。另外
，從半導體廠家提供的MIMO(多輸入多輸出)收發器來看
，RF前端的電路部分正在走向成熟
，因此，將為嵌入式可重配置天線技術的應用提供廣闊的發展空間
，基於人工磁導體(AMC)的天線設計有望成為重要的設計趨勢，並將對整個電子設計
、製造和測試行業產生重要的影響。

多天線集成能力—天線設計領域的顛覆性變化
如圖3所(suo)示(shi)是(shi)未(wei)來(lai)兩(liang)年(nian)多(duo)種(zhong)無(wu)線(xian)技(ji)術(shu)標(biao)準(zhun)在(zai)手(shou)機(ji)上(shang)聚(ju)合(he)的(de)概(gai)念(nian)圖(tu)

，從(cong)圖(tu)中(zhong)可(ke)見(jian)聚(ju)合(he)的(de)發(fa)展(zhan)方(fang)向(xiang)很(hen)多(duo)，這(zhe)種(zhong)多(duo)樣(yang)化(hua)應(ying)用(yong)的(de)需(xu)求(qiu)對(dui)多(duo)天(tian)線(xian)集(ji)成(cheng)設(she)計(ji)提(ti)出(chu)了(le)要(yao)求(qiu)。
 

圖3 未來便攜無線設備將是多種技術融合的平台
在此，值得關注的是Ethertronics公司的獨特的隔離磁偶極子天線(Isolated Magnetic Dipole, IMD)。據該公司市場營銷副總裁Rick Segil介紹，利用其創新的IMD技術
，係統製造商能夠把越來越多的功能集成到它們的設備之中，並持續縮小整個手機和其它便攜無線設備的外形尺寸。

采用IMD技術設計的天線的主要特色在於：
*限製天線單元上的電流
；
*優化天線的隔離以提供更多的天線集成能力
；
*以更緊湊的形狀因子實現最小化SAR(輻射吸收率)；
*容許RF工程師獨立地調節天線和天線的饋線
；
據該公司介紹
，利用IMD技術可以把蜂窩電話
、移動電視接收機、GPS
、藍牙、WiFi和WiMAX的(de)多(duo)種(zhong)天(tian)線(xian)都(dou)可(ke)以(yi)集(ji)成(cheng)在(zai)一(yi)起(qi)，從(cong)而(er)為(wei)便(bian)攜(xie)無(wu)線(xian)設(she)備(bei)提(ti)供(gong)更(geng)為(wei)強(qiang)大(da)的(de)功(gong)能(neng)

，這(zhe)毫(hao)無(wu)疑(yi)問(wen)是(shi)便(bian)攜(xie)無(wu)線(xian)設(she)備(bei)天(tian)線(xian)設(she)計(ji)領(ling)域(yu)最(zui)具(ju)有(you)顛(dian)覆(fu)性(xing)意(yi)義(yi)的(de)趨(qu)勢(shi)。
 

圖4 IMD天線與傳統的PiFA的比較
Rick Segil表示，今後天線設計的發展趨勢是“5個頻段(850/900/1800/1900/2100)的集成構成主蜂窩電話天線，並結合多個二級天線，包括GPS和藍牙天線等等。”他強調說， Ethertronics公司的IMD技術與其它技術的差異在於：具有更好的選擇性和較高的隔離性能，能夠降低整體的耦合效應。

結語
隨著多種天線在便攜無線設備上的聚合可見
，傳統的“各自為政”式的天線設計方法將難以適應發展的需要。在多天線便攜無線設備的設計中
，天線設計、電dian磁ci屏ping蔽bi和he熱re管guan理li的de協xie同tong設she計ji將jiang對dui過guo去qu的de設she計ji方fang法fa和he流liu程cheng產chan生sheng衝chong擊ji，值zhi得de設she計ji行xing業ye關guan注zhu。隨sui著zhe新xin材cai料liao和he天tian線xian設she計ji新xin技ji術shu的de發fa展zhan，多duo天tian線xian集ji成cheng能neng力li將jiang為wei電dian子zi係xi統tong製zhi造zao商shang進jin行xing設she計ji創chuang新xin提ti供gong更geng多duo的de選xuan擇ze。
需要注意的是：隨sui著zhe多duo天tian線xian集ji成cheng技ji術shu的de發fa展zhan，天tian線xian設she計ji將jiang比bi以yi往wang任ren何he時shi候hou都dou要yao複fu雜za
，需xu要yao從cong事shi信xin號hao處chu理li與yu天tian線xian設she計ji的de企qi業ye開kai展zhan合he作zuo，才cai能neng發fa揮hui多duo天tian線xian集ji成cheng所suo帶dai來lai的de好hao處chu，例li如ru，TI與ArrayComm攜(xie)手(shou)開(kai)發(fa)無(wu)線(xian)局(ju)端(duan)應(ying)用(yong)的(de)智(zhi)能(neng)天(tian)線(xian)技(ji)術(shu)，標(biao)誌(zhi)著(zhe)多(duo)種(zhong)天(tian)線(xian)聚(ju)合(he)起(qi)來(lai)之(zhi)後(hou)，最(zui)為(wei)關(guan)鍵(jian)的(de)是(shi)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)
，它(ta)對(dui)於(yu)提(ti)高(gao)網(wang)絡(luo)覆(fu)蓋(gai)的(de)質(zhi)量(liang)有(you)著(zhe)舉(ju)足(zu)輕(qing)重(zhong)的(de)作(zuo)用(yong)，與(yu)此(ci)同(tong)時(shi)，也(ye)將(jiang)對(dui)整(zheng)個(ge)設(she)計(ji)鏈(lian)產(chan)生(sheng)深(shen)遠(yuan)的(de)影(ying)響(xiang)和(he)變(bian)革(ge)。