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高頻微波技術

高頻微波技術 - 無線通訊中的PCB天線設計

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高頻微波技術 - 無線通訊中的PCB天線設計

無線通訊中的PCB天線設計
2023-05-05
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Author:PCB      分享文章

天線作為無線訊號輻射和接收的重要器件,在無線通訊中起著關鍵作用。 天線究竟是如何實現訊號從有線到無線的轉換的? 如何才能設計出一款效能優秀的天線?


關於PCB天線

什麼是PCB天線? 顧名思義,就是在PCB上印製了一根走線,可以將其畫成直線走線,反轉的F形走線,蛇形或圓形走線等,長度為四分之一波長就基本可以形成天線,將電信號輻射出去或接收訊號。


PCB天線設計

天線的幾個關鍵性能指標:增益、工作頻段/頻寬、駐波比/輸入阻抗。


PCB天線模型

PCB天線最常見的結構是倒F天線,如下圖所示。


倒F天線模型

倒F天線模型

天線的長度需要符合傳輸訊號的四分之一自由空間波長,才能達到發射和接收轉換效率最高,同時更好產生較好輸入阻抗。 2.45GHz訊號的自由空間波長為122.45mm,囙此相應的天線長度約為30.6mm,該長度就是PCB天線中倒F部分(L)的長度。

實際設計中,為了盡可能减小天線佔用的空間,常常會設計成蛇形走線。 天線的高度(H)、饋線與接地點的距離(S)以及蛇形走線的寬度這三項參數設計到具體的模擬調試。


天線的蛇形走線

除了倒F部分的蛇形走線,天線還需要良好的接地面,才能實現訊號的輻射和接收。 接地面的長度要求和蛇形走線部分一樣,為傳輸訊號的四分之一自由空間波長,即30.6mm。 考慮到產品的實際使用環境,無線模組的體積不能太大.


天線的蛇形走線

天線的蛇形走線

PCB天線性能測試

們在模擬軟件中對天線進行模擬測試(帶測試底板),以及對天線實物進行了實際測試,測試結果顯示,天線各項參數均滿足設計要求。