天线是各种智能设备都需要的重要部件,所有需要⽤到⽆线的设备都需要⽤到它。现在是⽆线时代,⽹络路由器都是⽆线WIFI,电脑,⼿机连⽹络再也不⽤⽹线连接了,还有蓝⽛⽿机,蓝⽛⿏标,蓝⽛键盘等等不再有电线了,这个天线的性能就⾄关重要了。 ⼀般天线的选择有⼀些因素,除了考虑性能还要考虑成本,所以在选择天线的时候,需要综合考虑。今天上尉Shonway就给⼤家讲讲各种天线的设计及设计要点。
天线⼀般有以下⼏种:
第⼀种、PCB板载天线
这种天线成本低,但性能会稍微差⼀点。PCB板载天线也有⼏种形式。
a,平⾯倒F型天线,英⽂缩写即PIFA
如下图所⽰就是倒F的PCB板载天线
下⾯这个是上⾯平⾯倒F的PCB板载天线的变种,由于空间不够,扭曲⼀下。
此倒F天线PCB设计都有哪些需要注意的问题?
我们⾸先要知道这个射频知识,Shonway以前出过⼀篇⽂章,对于射频,任何铜箔,导线都不能看成是简单的导线,他是由很多阻容电路组成的⼀种等效电路,你看到短路的,对于射频就不是短路。以这个思路我们看看这个倒F天线的PCB设计。
如下图所⽰:
这⾥有六点要注意:
1、这个倒F天线,不是随便画的,⽹上有专门的这种天线的库,拿过来,按要求放上去就好。如果空间不够,那就是⾃⼰通过仿真⾃⼰制作了⾃⼰专⽤的天线了。原创今⽇头条:卧龙会IT技术
4、地平⾯必须要多打地过孔,如上图所⽰,这个过孔间距多少合适的话,我们以前⼀篇卧龙会布布熊⽼师写过⼀篇⽂章,⼤家⼀下可以看看
5、天线这⾥所有层铜箔必须净空。
6、天线必须放在PCB板的⾓落⾥,最好三⾯都是空的,如图2所⽰,上⾯三⾯都是空的
⼿机上的天线叫平⾯倒F天线,原理上是⽤⼀个平⾯接上⼀个接地平⾯馈点,与RF馈点组成,如下图4所⽰:
上⾯图4从左下⽅RF馈点这个箭头看过去,就是⼀个倒F。同样是倒F结构,但⼿机中的天线采⽤的是平⾯结构,这个倒F天线就⽐PCB板载天线性能就会好很多,这样空间⼜⽐较少,成本⼜低,对于⼿机天线是最好的选择。
实际的天线如下图5所⽰
实际上这个平⾯对于不同⼿机有很多种形状,原理就是平⾯倒F结构,在这个平⾯上⼀个是接RF,⼀个是接地馈点就组成了平⾯倒F天线。
上图就是不同⼿机天线。他们的原理都是平⾯倒F天线,是不是长知识了,记得点赞。
b,倒L形PCB板载天线
此倒L形的需要注意的问题跟前⾯的差不多不再说明,倒L型天线没有倒F型天线效果好⼀点,因为倒F天线有⼀个接地馈点,能有效调节频点。
市⾯上有不少PCB板载天线,主要是上⾯两种,还有⼀些如下⾯的图所⽰:
第⼆种、贴⽚陶瓷天线
这种天线做成了贴⽚元件,如下图所⽰
这种天线⼀端是接RF,⼀端是接地。陶瓷天线原理,就是通过⼀根叫做“天线”的电极将天线与地之间形成的⾼频电场变成电磁波,从⽽能发射出去并传波到远⽅。
PCB最好的布局布线⽅式就是以下⽅式
把陶瓷贴⽚天线放板边,⼀边接地,⼀边连RF信号,下⾯所有层铜箔都掏空(⽩⾊框所⽰区域)这样四个⽅向,⾄少2个⽅向都是空的,对天线的效果很好,不要忘记接地铜箔都要打上接地过孔,打多⼀点。
第三种、棒状天线
此种天线如下图14所⽰,这种天线效果最好,它是置⾝于空间,辐射效果最好,但成本也是贵⼀点,占⽤的空间也⼤,这只能是露在机壳外⾯。
这种天线在PCB设计时要注意的问题
1、如果RF引线短,RF信号线下⾯所有层都要净空,如图15所⽰,如果引出线⽐较长,那还要控制⼀
下这根引出线的阻抗,多层板的话,需要把他下⾯的第⼆层净空,其它层铺完整铜,然后隔层参考地做阻抗,(为什么要隔层参考,⼤家评论区发表⼀下意见)阻抗控制在
50ohm.如图16所⽰。
2、附近的接地铜箔必须接地牢靠,也就是要多打地孔。
蓝⽛天线设计之倒F型天线:
倒F型天线的天线体可以为线状或者⽚状,当使⽤介电常数较⾼的绝缘材料时还可以缩⼩蓝⽛天线尺⼨。作为板载天线的⼀种,倒F型天线设计成本低但增加了⼀定体积,在实际应⽤中是最常见的⼀种。天线⼀般放置在PCB顶层,铺地⼀般放在顶层并位于天线附近,但天线周围务必不能放置地,周围应是净空区。如下图:
蓝⽛天线设计之曲流型天线设计:
曲流型天线的长度⽐较难确定。长度⼀般⽐四分之⼀波长稍长,其长度由其⼏何拓扑空间及敷地区决定。曲流型天线⼀般是PCB封装,即板载天线。和倒F型⼀样,天线⼀般放置在PCB顶层,铺地⼀般放在顶层并位于天线附近,但天线周围务必不能放置地,周围应是净空区。如图2,图3: