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PCB设计中天线介绍
通常,在大多数情况下,天线并不是过于复杂的设备。但是,没有它,我们的连接世界将不会如此方便。在接下来的文章,我将讨论PCB设计中使用的两种类型的天线,即陶瓷芯片天线和PCB走线,并比较它们的优缺点。
什么是陶瓷芯片天线?
陶瓷芯片天线是一种特殊的天线,因其空间需求小而备受推崇。此外,这些特定的天线通常集成到PCB中以发射高频电磁波。但是,它们的范围有限,这使其非常适合于小型设备,例如WiFi路由器和智能手机。
通常,陶瓷芯片天线像标准天线一样发射和接收电磁波,只是它们的尺寸要小得多。而且,这提供了将它们放置在内部的能力,并且它们在不牺牲质量的情况下非常具有成本效益。此外,只要不太合理,就可以使用陶瓷芯片天线。
总而言之,陶瓷芯片天线是整体设计考虑因素的一半,而PCB接地层则是另一半。此外,像单极天线一样,陶瓷芯片天线的调谐以及辐射方向图也取决于接地平面的形状和大小。
注意:此外,它们随附的数据表提供了天线的辐射方向图,带宽,峰值增益,回波损耗和其他参数。但是,这些参数参考附图,因此,你的结果可能会有所不同。同样,这就是为什么在附图中仔细观察PCB尺寸至关重要的原因。此外,这些性能测量参考了那些精确的接地平面尺寸。最后,请记住,这些测量是从开放空间的观察点进行的,你的设计很可能是内部产品设计。
陶瓷芯片天线的优缺点是什么?
陶瓷芯片天线的使用带来了许多好处。例如,它消除了对昂贵的新原型制造的需求,并限制了仿真软件的必要性。这是由于天线的网络调谐要求和缺乏物理特性所致。总体而言,这是具有成本效益的,因为你不会因为重复的原型制造而浪费组件。
陶瓷芯片天线具有许多其他优点,包括:
多种配置
较小的尺寸
对组件和环境噪声不太敏感
适应PCB设计准则的更改
需要更少的模拟
更易于调整或更换
但是,就像生活中几乎所有其他事物一样,也存在权衡和不利的副作用。在陶瓷芯片天线的情况下,它以缺点的形式出现。它们如下:
1、由于陶瓷芯片天线的购买价格及其支撑部件的需求,增加了初始成本。在价格方面,平均成本在0.6元到10元之间,但是请记住,这是平均成本,而不是很高成本。
2、陶瓷芯片天线缺乏性能,与PCB走线天线相比略有下降
总体而言,陶瓷芯片天线可在开发过程中实现更大的调谐通用性,因为在设计阶段完成后将其添加到PCB中。此外,由于它们采用了表面贴装配置,因此可以方便地进行硬件修改。
在设计中使用陶瓷芯片天线可提供更大的空间和开放性,从而允许每个堆栈使用更多的组件。此外,这转化为使用更小的PCB或添加更多组件的能力。无论哪种情况,它都与更具成本效益的总体设计相关。同样,如果设计是多层的或大批量的,则节省的费用将成倍增加。
什么是PCB走线天线?
PCB走线天线由直接绘制到PCB上的走线组成。此外,取决于天线的类型和你的空间要求,走线的类型也会有所不同。用于PCB走线天线的走线类型的示例包括倒F型走线,直线走线,曲折走线,弯曲走线或圆形走线。
总体而言,PCB上的走线天线的目的是提供一种无线通信方法。此外,在PCB的制造阶段,走线会层压到PCB的表面上。但是,在某些情况下,这些走线会占据多层PCB的几层。
此外,PCB的走线长度将决定谐振频率,频率越高,走线越短。另外,PCB上每个天线都需要一个保留区域。此外,保留区域是PCB走线天线周围的特定区域,不允许在PCB的任何层上使用接地填充或铜走线。
PCB走线天线的优缺点是什么?
通常,PCB设计天线难以实施,设计和调整,尤其是在可靠且小型的实施中。此外,就像有线天线一样,PCB走线天线的尺寸取决于目标带宽的频率。例如,如果你的设计要求低频,则PCB走线天线的长度将更长。
但是,就像两面的硬币一样,PCB走线天线也有优点也有缺点。其优点如下:
1、PCB走线天线在制造过程中嵌入到PCB中。
2、PCB走线天线可以在较宽的带宽内运行(如果进行了优化调整)。
3、要求高水平的强度和网络可靠性(如果进行了优化调整)。
4、PCB走线天线的外形很薄(二维)。
以下是PCB走线天线的缺点:
1、具有挑战性的设计(尤其是在低频下)。
2、极易受到电路板布局变化的影响,因此,每次更改或重新制造后都需要进行调整。
3、PCB走线天线需要更多空间(尤其是在低频下)。
4、更大的PCB面积要求增加了设计的总体成本(尤其是在低频情况下)。
5、PCB走线天线容易受到环境干扰。
在制造过程之后,你将无法物理修改PCB设计天线。因此,如果需要修改,则需要更改设计并重新制造PCB。此外,由于PCB设计天线可能具有较大的尺寸以及其调谐和设计过程的繁琐特性,因此促进了PCB模拟(Cadence)软件和普遍测试的使用。
近年来,设计人员经常在目标频率范围内进行权衡,因此选择了更可靠的走线天线,而不是陶瓷芯片天线。但是,随着当今的趋势更多地趋向于更小尺寸和更轻便,陶瓷芯片天线在竞争中占据了优势。如你所知,设计要求仍将决定最适合你的个性化需求的天线配置类型。此外,请记住,无论选择如何,权衡几乎总是可以确定的。
完成天线的PCB设计比较困难,你可以找一家PCB设计公司来完成你的项目。上海韬放电子提供专业的PCB设计服务,如果您有这方面的需求,请与我们联系。