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各種PCB板載天線以及PCB設(shè)計(jì)要點(diǎn)--飛宇信
發(fā)布時(shí)間:
2019-08-16 17:27
天線是各種智能設(shè)備都需要的重要部件,所有需要用到無(wú)線的設(shè)備都需要用到它?,F(xiàn)在是無(wú)線時(shí)代,網(wǎng)絡(luò)路由器都是無(wú)線WIFI,電腦,手機(jī)連網(wǎng)絡(luò)再也不用網(wǎng)線連接了,還有藍(lán)牙耳機(jī),藍(lán)牙鼠標(biāo),藍(lán)牙鍵盤(pán)等等不再有電線了,這個(gè)天線的性能就至關(guān)重要了。
一般天線的選擇有一些因素,除了考慮性能還要考慮成本,所以在選擇天線的時(shí)候,需要綜合考慮。今天上給大家講講各種天線的設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。天線一般有以下幾種:
第一種、PCB板載天線
這種天線成本低,但性能會(huì)稍微差一點(diǎn)。PCB板載天線也有幾種形式。a,平面倒F型天線,英文縮寫(xiě)即PIFA如下圖所示就是倒F的PCB板載天線

圖1
下面這個(gè)是上面平面倒F的PCB板載天線的變種,由于空間不夠,扭曲一下。此倒F天線PCB設(shè)計(jì)都有哪些需要注意的問(wèn)題?我們首先要知道這個(gè)射頻知識(shí),Shonway以前出過(guò)一篇文章,對(duì)于射頻,任何銅箔,導(dǎo)線都不能看成是簡(jiǎn)單的導(dǎo)線,他是由很多阻容電路組成的一種等效電路,你看到短路的,對(duì)于射頻就不是短路。以這個(gè)思路我們看看這個(gè)倒F天線的PCB設(shè)計(jì)。如下圖所示:

圖3
六點(diǎn)要注意
1、這個(gè)倒F天線,不是隨便畫(huà)的,網(wǎng)上有專門(mén)的這種天線的庫(kù),拿過(guò)來(lái),按要求放上去就好。如果空間不夠,那就是自己通過(guò)仿真自己制作了自己專用的天線了。原創(chuàng)今日頭條:臥龍會(huì)IT技術(shù)
2、RF饋點(diǎn)這里引出來(lái)的線阻抗必須做到50ohm
3、接地饋點(diǎn)必須接地牢靠
4、地平面必須要多打地過(guò)孔,如上圖所示,這個(gè)過(guò)孔間距多少合適的話,我們以前一篇臥龍會(huì)布布熊老師寫(xiě)過(guò)一篇文章,大家找一下可以看看
5、天線這里所有層銅箔必須凈空。
6、天線必須放在PCB板的角落里,最好三面都是空的,如圖2所示,上面三面都是空的手機(jī)上的天線叫平面倒F天線,原理上是用一個(gè)平面接上一個(gè)接地平面饋點(diǎn),與RF饋點(diǎn)組成,如下圖4所示:

圖4
上面圖4從左下方RF饋點(diǎn)這個(gè)箭頭看過(guò)去,就是一個(gè)倒F。同樣是倒F結(jié)構(gòu),但手機(jī)中的天線采用的是平面結(jié)構(gòu),這個(gè)倒F天線就比PCB板載天線性能就會(huì)好很多,這樣空間又比較少,成本又低,對(duì)于手機(jī)天線是最好的選擇。實(shí)際的天線如下圖5所示:

圖5
實(shí)際上這個(gè)平面對(duì)于不同手機(jī)有很多種形狀,原理就是平面倒F結(jié)構(gòu),在這個(gè)平面上一個(gè)是接RF,一個(gè)是接地饋點(diǎn)就組成了平面倒F天線。

圖6
上圖就是不同手機(jī)天線。他們的原理都是平面倒F天線,是不是長(zhǎng)知識(shí)了,記得點(diǎn)贊倒L形PCB板載天線如下圖7所示,是倒L形天線的變種,也是因空間不夠,扭曲一下,以匹配頻率。

圖7

圖8
此倒L形的需要注意的問(wèn)題跟前面的差不多不再說(shuō)明,倒L型天線沒(méi)有倒F型天線效果好一點(diǎn),因?yàn)榈笷天線有一個(gè)接地饋點(diǎn),能有效調(diào)節(jié)頻點(diǎn)。市面上有不少PCB板載天線,主要是上面兩種,還有一些如下面的圖所示:

圖9

圖10
第二種、貼片陶瓷天線
這種天線做成了貼片元件,如下圖所示:
圖12
這種天線一端是接RF,一端是接地。陶瓷天線原理,就是通過(guò)一根叫做“天線”的電極將天線與地之間形成的高頻電場(chǎng)變成電磁波,從而能發(fā)射出去并傳波到遠(yuǎn)方。PCB最好的布局布線方式就是以下方式。

圖13
把陶瓷貼片天線放板邊,一邊接地,一邊連RF信號(hào),下面所有層銅箔都掏空(白色框所示區(qū)域)這樣四個(gè)方向,至少2個(gè)方向都是空的,對(duì)天線的效果很好,不要忘記接地銅箔都要打上接地過(guò)孔,打多一點(diǎn)。
第三種、棒狀天線
此種天線如下圖14所示,這種天線效果最好,它是置身于空間,輻射效果最好,但成本也是貴一點(diǎn),占用的空間也大,這只能是露在機(jī)殼外面。
1、如果RF引線短,RF信號(hào)線下面所有層都要凈空,如圖15所示,如果引出線比較長(zhǎng),那還要控制一下這根引出線的阻抗,多層板的話,需要把他下面的第二層凈空,其它層鋪完整銅,然后隔層參考地做阻抗,(為什么要隔層參考,大家評(píng)論區(qū)發(fā)表一下意見(jiàn))阻抗控制在50ohm.如圖16所示。
2、附近的接地銅箔必須接地牢靠,也就是要多打地孔。

圖15

圖16
藍(lán)牙天線設(shè)計(jì)之倒F型天線:倒F型天線的天線體可以為線狀或者片狀,當(dāng)使用介電常數(shù)較高的絕緣材料時(shí)還可以縮小藍(lán)牙天線尺寸。作為板載天線的一種,倒F型天線設(shè)計(jì)成本低但增加了一定體積,在實(shí)際應(yīng)用中是最常見(jiàn)的一種。天線一般放置在PCB頂層,鋪地一般放在頂層并位于天線附近,但天線周?chē)鷦?wù)必不能放置地,周?chē)鷳?yīng)是凈空區(qū)。
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