2.4G與433MHZ PCB天線設(shè)計指南

一、印制板天線設(shè)計

2.4G的印制版天線主要有兩種結(jié)構(gòu)，PIFA天線和單級天線。PIFA天線的天線饋電點和地點是連接到一起的，天線和地之間形成一個電容效應(yīng)，就是信號通過天線(等效 為電感)升壓到等效電容上，通過電容再把能量輻射 去。單級天線是采用1/4波長原 理，其中一個饋點是螺旋或者單桿，另外一極是地。兩種天線的場結(jié)構(gòu)簡單，可以簡單 等效為一個LC諧振回路，其中C特別小，一個一個的諧振回路耦合上去，最后電磁場釋放到外部。

PIFA天線的電容相對于單級天線來說大很多，也就是說能量在諧振腔中更多，外界不容易干擾，也很難改變PIFA天線的阻抗，所以穩(wěn)定性比單級天線強;但也因為他的電容太大，導(dǎo)致外界的相同的能量進(jìn)入，在PIFA天線上產(chǎn)生的電壓變化，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如單級天線打。所以效率和靈敏度低于單級天線。

一般，可以選用外置的鞭狀單級天線，外置的鞭狀單級天線通信距離較遠(yuǎn)，不過每套需要單獨調(diào)試;也可以選用貼片天線芯片，天線芯片占用PCB尺寸小，不過價格較高。

實際應(yīng)用中，考慮到成本和批量生產(chǎn)穩(wěn)定性等因素，印制板天線因其成本低、設(shè)計得當(dāng)能或得足夠性能，成為很多無線應(yīng)用的首選。本文推薦了三款印制板天線，分別 可以應(yīng)用到Dongle端的小尺寸PIFA天線，應(yīng)用到無線鼠標(biāo)板的單級天線和應(yīng)用到遙控器控制板的中尺寸PIFA天線，這些天線都有對應(yīng)仿真和驗證結(jié)果。如果需要參考對應(yīng)天線，必須嚴(yán)格按照文檔給的天線形狀進(jìn)行設(shè)計。

二、藍(lán)牙天線設(shè)計

目前最常見的藍(lán)牙天線有偶極天線(dipole antenna),倒 F 型天線(planar invertedF anternna)、曲流線型天線(meander line antenna)、微小型陶瓷天線(ceramicantenna)、液晶聚合體天線(lcp)和棒狀天線(2.4G 頻率專用)等。由于這些具有近似全向性的 輻射場型以及結(jié)構(gòu)簡單、制作成本低的優(yōu)點，所以非常適合嵌入藍(lán)牙技術(shù)裝置使用。文檔內(nèi)主要介紹 4 種天線的設(shè)計方法。

倒 F 型天線

曲流型天線

陶瓷天線

2.4G 棒狀天線

三、433MHZ 天線設(shè)計

■ 天線需要嚴(yán)格按照我們提供的參考設(shè)計

■ 周圍的外殼不能是密封金屬殼體,靠近天線部分需要是塑料材質(zhì)(也不能有含金屬顆粒涂料的噴涂)

■ 天線要遠(yuǎn)離輸 級(特別當(dāng)輸 級為 classD 時更要注意)和揚聲器的磁鋼(如果近距離有揚聲器,盡可能使用防磁揚聲器).

■ 天線距離其他導(dǎo)體的距離至少要大于 15mm,并盡量靠近外殼

■ RF 部分的走線要有完整的參考地,并按照 50 歐姆走線

■ 可以考慮使用 RF 電纜引 ,使用專用的 PCB 放置天線

■ 天線和音頻前級以及 MIC 的走線要盡可能遠(yuǎn)離,防止 RF 干擾音頻

■ 音頻的差分走線要盡可能平行等長,兩線中間不要放置地線.

■ 射頻走線不能從模組下穿過,因為模組的 bottom 一般是一個 gnd 層,如果射頻線走主的top 層, 又從模組下走,那么與模組 bottom 的 gnd 距離很近,對信號影響很大.另外 RF 走線過孔也對信號有影響，要盡量避免。

■ 天線區(qū)域不能有元器件或者其他走線。

■ S 型天線走線，線間距為線寬的 3 倍(比如線寬為 W=0.8mm 間距為 2.4mm)

芯嶺技術(shù)專注于短距離無線通信，提供無線芯片、模組、軟件技術(shù)等解決方案，包括：Wi-Fi、藍(lán)牙、 2.4G、433MHz、Zigbee等物聯(lián)網(wǎng)方案。2.4G與433MHZ PCB 天線設(shè)計指南詳細(xì)文檔去我們官網(wǎng)上下載。

審核編輯：湯梓紅