介紹各種PCB板載天線以及PCB設計要點!

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。今天上尉Shonway就給大家講講各種天線的設計及設計要點。原創今日頭條:臥龍會IT技術

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

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圖1

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圖2

下面這個是上面平面倒F的PCB板載天線的變種,由於空間不夠,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,對於射頻,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,對於射頻就不是短路。以這個思路我們看看這個倒F天線的PCB設計。如下圖所示

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圖3

這裡有六點要注意

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製作了自己專用的天線了。原創今日頭條:臥龍會IT技術

2,RF饋點這裡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, 天線這裡所有層銅箔必須淨空。

6,天線必須放在PCB板的角落裡,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

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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,但手機中的天線採用的是平面結構,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,對於手機天線是最好的選擇。

實際的天線如下圖5所示

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圖5

實際上這個平面對於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。

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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。

b,倒L形PCB板載天線

如下圖7所示,圖8就是倒L形天線的變種,也是因空間不夠,扭曲一下,以匹配頻率

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圖7

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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

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圖9

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圖10

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圖11

有些是廠家自己通過仿真製作出來的。

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

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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,從而能發射出去並傳波到遠方。

PCB最好的佈局佈線方式就是以下方式

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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,它是置身於空間,輻射效果最好,但成本也是貴一點,佔用的空間也大,這隻能是露在機殼外面。

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圖14

這種天線在PCB設計時要注意的問題

1,如果RF引線短,RF信號線下面所有層都要淨空,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淨空,其它層鋪完整銅,然後隔層參考地做阻抗,(為什麼要隔層參考,大家評論區發表一下意見)阻抗控制在50ohm.如圖16所示。原創今日頭條:臥龍會IT技術

2,附近的接地銅箔必須接地牢靠,也就是要多打地孔。

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圖15

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圖16

文|原創:臥龍會 上尉Shonway


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