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PCB設(shè)計(jì)板放置天線設(shè)計(jì)技巧
天線對(duì)周圍環(huán)境敏感。因此，當(dāng)PCB上有天線時(shí)，設(shè)計(jì)布局應(yīng)考慮到天線的要求，因?yàn)檫@可能會(huì)極大地影響設(shè)備的無(wú)線性能。將天線集成到新設(shè)計(jì)中時(shí)應(yīng)格外小心。甚至PCB的材料，層數(shù)和層厚度也會(huì)影響天線的性能。
定位天線以提高性能
天線以不同的模式工作，并且根據(jù)單個(gè)天線的輻射方式，可能需要將其放置在特定位置上-沿著PCB的短邊，長(zhǎng)邊或角落。
通常，PCB的角是放置天線的非常好的位置。這是因?yàn)楣战俏恢迷试S天線在五個(gè)空間方向上具有間隙，并且天線的饋電位于第六方向上
天線制造商提供了適合不同位置的天線設(shè)計(jì)選擇，因此產(chǎn)品設(shè)計(jì)師可以選擇最適合其布局的天線。通常，制造商的數(shù)據(jù)表會(huì)顯示參考設(shè)計(jì)，如果遵循該參考設(shè)計(jì)，則會(huì)提供非常好的性能。
用于4G和LTE的產(chǎn)品設(shè)計(jì)通常采用多個(gè)天線來(lái)構(gòu)建MIMO系統(tǒng)。在這樣的設(shè)計(jì)中，在同時(shí)使用多個(gè)天線的情況下，通常將天線放置在PCB的不同角上
重要的是不要在天線附近的近場(chǎng)中放置任何組件，因?yàn)樗鼈兛赡軙?huì)干擾其性能。因此，天線規(guī)范將規(guī)定保留區(qū)域的大小，該區(qū)域是天線附近和周圍必須遠(yuǎn)離金屬物體的區(qū)域。這將適用于PCB中的每一層。此外，不得在電路板任何層上的該區(qū)域內(nèi)放置任何組件，甚至不要安裝螺釘。
天線輻射到接地平面，并且接地平面與天線工作的頻率有關(guān)。因此，為所選天線的接地平面提供正確的尺寸和空間是當(dāng)務(wù)之急。
地平面
接地平面的大小還應(yīng)考慮用于與設(shè)備通信的任何電線以及為設(shè)備供電的電池或電源線。如果接地平面尺寸合適，將確保連接到設(shè)備的電纜和電池對(duì)天線的影響較小
某些天線與接地平面有關(guān)，這意味著PCB本身成為天線的接地部分，以平衡天線電流，而PCB的下層可能會(huì)影響天線的性能。在這種情況下，重要的是不要在天線附近放置電池或LCD。
制造商的數(shù)據(jù)表應(yīng)始終規(guī)定天線是否需要接地平面輻射，如果需要，則規(guī)定所需接地平面的尺寸。這可能意味著間隙區(qū)域應(yīng)環(huán)繞天線。
靠近其他PCB組件
至關(guān)重要的是，使天線遠(yuǎn)離可能干擾天線輻射方式的其他組件。需要警惕的物品是電池；液晶顯示器 金屬組件，例如USB，HDMI和以太網(wǎng)連接器；以及與開(kāi)關(guān)電源有關(guān)的嘈雜或高速開(kāi)關(guān)組件。
天線與另一個(gè)組件之間的理想距離根據(jù)該組件的高度而變化。通常，如果一條線與天線的底部成8度角繪制，則該組件如果位于該線下方，則與天線之間的安全距離。
如果附近有其他天線以相似的頻率工作，則可能會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)天線失諧，因?yàn)樗鼈儠?huì)影響彼此的輻射。我們建議通過(guò)在高達(dá)1 GHz的頻率上至少隔離-10 dB的天線和在20 GHz的情況下至少-20 dB的天線來(lái)緩解這種情況。這可以通過(guò)在天線之間留出更大的距離或旋轉(zhuǎn)天線來(lái)完成，以使它們彼此之間相隔90度或180度放置。
設(shè)計(jì)傳輸線
傳輸線是射頻走線，將射頻能量傳送到天線或從天線傳出，以將信號(hào)傳送到無(wú)線電。傳輸線的設(shè)計(jì)需要為50，否則可能會(huì)將信號(hào)反射回?zé)o線電并導(dǎo)致信噪比（SNR）下降，這可能使無(wú)線電接收器失去意義。反射以電壓駐波比（VSWR）進(jìn)行測(cè)量。好的PCB設(shè)計(jì)將表現(xiàn)出合適的VSWR測(cè)量，可以在測(cè)試天線時(shí)進(jìn)行測(cè)量。
我們建議謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)傳輸線。首先，傳輸線應(yīng)該是筆直的，因?yàn)槿绻泄战腔驈澢?，則可能會(huì)造成損耗。通過(guò)在走線的兩側(cè)均勻放置過(guò)孔，可以將可能影響天線性能的噪聲和信號(hào)損失降至很低，因?yàn)橥ㄟ^(guò)隔離沿附近走線或接地層傳播的噪聲，有助于提高性能。
較細(xì)的傳輸線可能會(huì)造成更大的損耗。RF匹配組件和傳輸線的寬度應(yīng)用于調(diào)整天線，使其在50Ω的特性阻抗下工作。 傳輸線的尺寸會(huì)影響性能，并且傳輸線應(yīng)盡可能短以使天線性能良好。
如何獲得更好的性能？
如果允許正確的接地平面并將天線放置在非常好的位置，則您已經(jīng)有了一個(gè)不錯(cuò)的開(kāi)始，但是可以做更多的事情來(lái)提高天線性能。您可以使用匹配的網(wǎng)絡(luò)來(lái)調(diào)諧天線-這將在某種程度上補(bǔ)償可能影響天線性能的任何因素。
關(guān)鍵的射頻組件是天線，其匹配網(wǎng)絡(luò)及其射頻輸出。將這些元件放在附近的配置將使信號(hào)損失最小化。同樣，如果您的設(shè)計(jì)包括匹配的網(wǎng)絡(luò)，則如果天線的走線長(zhǎng)度與制造商的產(chǎn)品規(guī)格中指定的走線長(zhǎng)度匹配，則天線將表現(xiàn)非常好。
PCB周圍的外殼也可能有所不同。天線信號(hào)不能在金屬中傳播，因此將天線放置在金屬外殼或具有金屬特性的外殼中不會(huì)成功。
同樣，在將天線放置在塑料表面附近時(shí)請(qǐng)務(wù)必小心，因?yàn)檫@可能會(huì)對(duì)天線性能造成很大的損害。某些塑料（例如，玻璃纖維填充的尼龍）有損耗，并且會(huì)衰減到天線的RF信號(hào)。塑料的介電常數(shù)比空氣高，會(huì)嚴(yán)重影響信號(hào)。這意味著天線將記錄更高的介電常數(shù)，從而增加了天線的電氣長(zhǎng)度并降低了天線輻射的頻率。
我們建議使用高質(zhì)量的FR4電路板-它們不太可能造成RF性能問(wèn)題。