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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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