盤(pán)點(diǎn)一下那些年你見(jiàn)過(guò)卻不了解的PCB天線

一、常見(jiàn)天線分類

一個(gè)射頻產(chǎn)品中使用的天線是有很多種類可以選擇的。在選擇天線時(shí)大小、成本、性能都是最重要的因素。三種常見(jiàn)的短距天線設(shè)備是PCB天線，芯片天線和有一個(gè)連接器的鞭狀天線。

下表列出了這三種天線的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：

二、PCB天線

從上表可以看出，考慮成本因素，最適合的是PCB天線，設(shè)計(jì)一個(gè)PCB天線通常很不容易，需要借助仿真工具以達(dá)到可接受的方案。而為了獲得最佳設(shè)計(jì)，將仿真工具配置到精確仿真狀態(tài)是很困難且耗費(fèi)時(shí)間的，因此在板子空間足夠的情況下可以參照已有方案，互聯(lián)網(wǎng)中有很多2.4GHz天線設(shè)計(jì)方案可以參照。

三、芯片天線

如果板子大小對(duì)天線有限制，則可以選擇使用芯片天線。這總天線允許在小尺寸方案下實(shí)現(xiàn)1GHz頻率的無(wú)線頻率。與PCB天線相比較，這種天線增加了BOM和監(jiān)控成本。即使芯片天線的制造商聲稱芯片天線在特性的頻段匹配50Ω的特征電阻，但是在實(shí)際應(yīng)用中還是需要外加的匹配電路來(lái)獲得合適的性能。

四、鞭狀天線

如果性能是首要考慮因素而可以在尺寸和成本上做出讓步，那么外接一個(gè)連接器連接的天線是個(gè)很好的解決方案。這種天線通常是單極的而且有全方向的輻射圖。也就是說(shuō)這種天線在全方位都有相差不多的性能。鞭狀天線的價(jià)格明顯高于芯片天線，并且還需要在PCB板上額外增加一個(gè)連接器，這也增加了成本。

五、天線參數(shù)

為一個(gè)無(wú)線設(shè)備選擇天線時(shí)有幾個(gè)參數(shù)是必須考慮到的。這里邊最重要的參數(shù)就是在天線周?chē)煌较蛏系妮椛渥兓?、天線效率如何、天線工作時(shí)需要的帶寬和需要提供給天線的功率。這一部分相對(duì)復(fù)雜則不展開(kāi)說(shuō)了，需要使用專門(mén)的測(cè)量工具繪制輻射圖。

輻射圖：

接下來(lái)主要看看常用的PCB天線在PCB設(shè)計(jì)中的應(yīng)用：

這是一個(gè)2.4GHz PCB天線。在PCB設(shè)計(jì)中需要考慮以下因素：

為保證損耗最小，RF 走線盡量短，元件之間盡量排緊湊一些；RF 走線盡量走直線，不要使用直角走線，走線寬度以及走線和外圍 GND 的間距推薦 0.5mm。因 PCB 板材和介質(zhì)會(huì)影響 RF 走線阻抗，為保證 RF 走線的阻抗50Ω，可以適當(dāng)調(diào)整走線寬度以及走線和外圍 GND 的間距。

RF盡量一字走線，如果空間受限無(wú)法一字走線，可使用L形走線，但不能使用U形走線。

RF走線四周一定要包地處理，上下層通過(guò)GND過(guò)孔連接。

射頻部分布局盡量靠近板邊，盡可能遠(yuǎn)離強(qiáng)輻射信號(hào)（高速信號(hào)等）。

天線正面和背面周邊一定要隔空處理，保證天線與 GND 的間距在3mm以上，并且不能有金屬元器件。

天線的長(zhǎng)度一般是 30mm 左右，為藍(lán)牙信號(hào)波長(zhǎng)的 1/4。

為了提高 ESD 防護(hù)能力，天線表面不能裸露在外面，需要有阻焊層覆蓋，最好在天線上表面再加一層絲印。