直接说个去年做的案子。客户那边做带4G通讯的车载后视镜,之前方案是四根独立小天线——4G一根软板贴在壳内壁,GPS用有源陶瓷片粘在主板旁边,WiFi和蓝牙共用一根FPC绕在电池仓缝里,还有一根备用。听起来没问题,装配线上就出事了。四根线束颜色分得清可工位只有那么大,工人得对着治具一根根卡,慢了漏了压到线皮都要返工。客户说单台装配光天线这块要花四分多钟,产线拉长天天盯。后来他们把壳子寄过来,我们厂工程师拆开量了一遍,发现四根天线的馈点位置离得很近,但净空区互相打架,实际射频性能也浪费了。
重新设计的思路是把4G主天线和WiFi蓝牙整合成一张异形FPC,直接贴在支架塑胶件的内侧。这个支架本来就是固定屏幕排线用的,空间利用还算充分。GPS因为要接收圆极化信号,单独用一块25乘25的陶瓷片,也嵌在同一个支架的卡槽里,馈线从支架底部走,不跟FPC重叠。天线底座我们重新开了一副小塑胶模,把卡扣位置定死,FPC和GPS的组装在厂里完成,客户收到的是一个组合好的天线模组,带两条引出线——一条IPEX接4G,一条IPEX接GPS,WiFi蓝牙走板载顶针触点。他们线上只要扣一下、插两根线就完事。
省空间是一回事,关键是省了装配。以前四根独立天线,光理线固定就要用热熔胶或者醋酸胶带点三四处。现在这个模组支架本身有螺丝位,直接锁在后视镜壳的预留柱上,公差我们控在正负0.1毫米,不会再出现工人在流水线上凭手感找位置的情况。客户后来测过,单台装配时间从四分多钟压到两分钟出头。整机厚度没变,但内部空出了一块面积,给电池挪了点空间,散热也松快些。
参数上几个要注意的点。4G频段覆盖824到960还有1710到2170,低频段对净空要求高,FPC走线不能贴着主板的DC-DC电源模块,否则接收灵敏度会掉。WiFi和蓝牙走2.4G,跟GPS放在同一个支架上,隔离度主要靠陶瓷片背面接地和FPC之间留缝,实测能压到负15dB以下,够用。GPS有源陶瓷片增益我们按28dB配,线损在1.5米内都扛得住,客户机子冷启动搜星稳定在35秒上下。
还有一个容易忽略的,组合天线定制别只看天线本身的增益参数。我们做整机测试时发现,后视镜的屏排线如果从天线正上方跨过去,4G低频的TRP会跌2到3个dB。后来改走线路径,绕开FPC的辐射主体,问题解决。这类事情没有固定公式,得看实际装机环境。我们厂有带屏蔽箱的暗室,打样完直接装机测有源数据,比光看无源驻波靠谱。
这类组合天线定制,起订量按客户的项目来。有的客户先做200套试产,我们也做,只是均摊模具费和治具成本会高一点。外贸客户更看重交期,模组里面FPC打样三天,塑胶支架开模最快七天,整模组样品一般半个月内可以出。有些客户着急,我们也会先做几套手工件给他跑软件联调,射频性能差一点但结构装配能先验证。说实话,现在智能硬件越做越薄,多合一天线不是新鲜事,但怎么排布不打架、怎么让产线顺手,这个比画个天线图形难多了。