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各種PCB板載天線以及PCB設計要點--飛宇信
發布時間：
2019-08-16 17:27
天線是各種智能設備都需要的重要部件，所有需要用到無線的設備都需要用到它。現在是無線時代，網絡路由器都是無線WIFI，電腦，手機連網絡再也不用網線連接了，還有藍牙耳機，藍牙鼠標，藍牙鍵盤等等不再有電線了，這個天線的性能就至關重要了。
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候，需要綜合考慮。今天上給大家講講各種天線的設計及設計要點。天線一般有以下幾種：
第一種、PCB板載天線
這種天線成本低，但性能會稍微差一點。PCB板載天線也有幾種形式。a,平面倒F型天線，英文縮寫即PIFA如下圖所示就是倒F的PCB板載天線
圖1
下面這個是上面平面倒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設計都有哪些需要注意的問題？我們首先要知道這個射頻知識，Shonway以前出過一篇文章，對于射頻，任何銅箔，導線都不能看成是簡單的導線，他是由很多阻容電路組成的一種等效電路，你看到短路的，對于射頻就不是短路。以這個思路我們看看這個倒F天線的PCB設計。如下圖所示：
圖3
六點要注意
1、這個倒F天線，不是隨便畫的，網上有專門的這種天線的庫，拿過來，按要求放上去就好。如果空間不夠，那就是自己通過仿真自己制作了自己專用的天線了。原創今日頭條：臥龍會IT技術
2、RF饋點這里引出來的線阻抗必須做到50ohm
3、接地饋點必須接地牢靠
4、地平面必須要多打地過孔，如上圖所示，這個過孔間距多少合適的話，我們以前一篇臥龍會布布熊老師寫過一篇文章，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上的天線叫平面倒F天線，原理上是用一個平面接上一個接地平面饋點，與RF饋點組成，如下圖4所示：
圖4
上面圖4從左下方RF饋點這個箭頭看過去，就是一個倒F。同樣是倒F結構，但手機中的天線采用的是平面結構，這個倒F天線就比PCB板載天線性能就會好很多，這樣空間又比較少，成本又低，對于手機天線是最好的選擇。實際的天線如下圖5所示：
圖5
實際上這個平面對于不同手機有很多種形狀，原理就是平面倒F結構，在這個平面上一個是接RF，一個是接地饋點就組成了平面倒F天線。
圖6
上圖就是不同手機天線。他們的原理都是平面倒F天線，是不是長知識了，記得點贊倒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形的需要注意的問題跟前面的差不多不再說明，倒L型天線沒有倒F型天線效果好一點，因為倒F天線有一個接地饋點，能有效調節頻點。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，就是通過一根叫做“天線”的電極將天線與地之間形成的高頻電場變成電磁波，從而能發射出去并傳波到遠方。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，下面所有層銅箔都掏空（白色框所示區域）這樣四個方向，至少2個方向都是空的，對天線的效果很好，不要忘記接地銅箔都要打上接地過孔，打多一點。
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，占用的空間也大，這只能是露在機殼外面。
1、如果RF引線短，RF信號線下面所有層都要凈空，如圖15所示，如果引出線比較長，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，大家評論區發表一下意見）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
藍牙天線設計之倒F型天線：倒F型天線的天線體可以為線狀或者片狀，當使用介電常數較高的絕緣材料時還可以縮小藍牙天線尺寸。作為板載天線的一種，倒F型天線設計成本低但增加了一定體積，在實際應用中是最常見的一種。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，但天線周圍務必不能放置地，周圍應是凈空區。
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加感天線簡單點說就是為了增加天線的物理長度，也就是天線高度，從而提高天線效率。
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WIFI天線充分利用輻射場的這一特性，使發射信號通過發射天線后輻射到空間。如何使導體成為很好的散熱器導電系統？這里，我們首先分析輸電線路的情況。在平行雙線傳輸線上，為了使只傳輸而不輻射，保證兩條線路的對稱結構，線路上對應點的電流大小和方向相反，兩條線路之間的距離π。為了很好地輻射電磁場并破壞傳輸線的對稱性，例如以一定角度將兩個導體分開或移除一側，可以破壞導體的對稱性并產生輻射。當開路傳輸或距離終端π/4處的導體以直線形狀分開時，終端導體上的電流不是同相而是同相，因此，空間點處導體的輻射場同相疊加，形成輻射系統。這是一種簡單的基本單元天線，稱為半波對稱偶子天線，其特性阻抗為75Ω。
電磁波從發射天線發射后，向各個方向傳播。如果在電磁波傳播方向上放置對稱振子，則在電磁波的作用下，天線振子上會產生感應電動勢。這樣，當天線與接收設備連接時，將在接收設備的輸入端產生高頻電流。這樣，天線起到接收的作用，將電磁波轉換成高頻電流，即此時天線起到接收天線的作用。除了無線電波的強度外，接收效果還取決于天線的方向性以及半對稱振蕩器與接收設備的匹配。
深圳市飛宇信電子有限公司產品涵蓋各類天線、RF轉接線、射頻連接器，廣泛應用于網絡通信終端產品、無線抄表、戶外無線覆蓋、通信基站、Iot、智能家居、智能安防等高科技尖端領域，提供各種天線定制開發，是一家一站式無線解決方案服務商。,歡迎咨詢www.jinanjamda.com.cn
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一般很多客戶都在產品開發的最后，才開始考慮天線問題，這樣給天線設計者，還有天線性能方面帶來了很大的問題，如果工程師處理不當，不僅起不到應有的效果，反而會浪費很多時間與成本在排查調試上，得不償失。本文將介紹常用的幾種天線并結合在工程中的實際使用經驗給出設計建議，方便大家使用學習。
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天線功能是將射頻電路信號與無線電磁波信號互相轉換。由于電磁波在傳播過程中特性受到周圍環境的影響很大，因此天線的特性也同樣嚴重受到周圍環境的影響
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薄膜天線，設在電子裝置上，該電子裝置包括電路板、絕緣外殼及至少一連接絕緣外殼與電路板的連接部。
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