PCB中2.4G陶瓷天线如何做50ohm阻抗匹配？ - 知乎9被浏览1818分享邀请回答0添加评论分享收藏感谢收起1添加评论分享收藏感谢收起查看更多回答0}{else}no-cache{/if}" />
WiFi天线对PCB布局布线和结构的要求详解
WiFi天线对PCB布局布线和结构的要求详解
发表于 10-24
联翔科技 FAE
WiFi天线对PCB布局布线和结构的要求详解
发表于 10-24
　　随着市场竞争的加剧，硬件设备正以集成化的方向发展。天线也由外置进化内置再进化到嵌入式，我们先来介绍这类应用的天线种类：
　　⑴ On Board板载式：采用PCB蚀刻一体成型，性能受限，极低成本，应用于蓝牙、WIFI模组集成；
　　⑵ SMT贴装式：材质有陶瓷、金属片、PCB，性能成本适中，适用于大批量的嵌入式射频模组；
　　⑶ IPX外接式：使用PCB或FPC+Cable的组合，性能优秀，成本适中，广泛应用于OTT、终端设备；
　　⑷ External外置类：塑胶棒状天线，高性能，独立性，成本高，应用于终端设备，无须考虑EMC等问题；
　　外置天线大家都很熟知了，我们直接看看三类内置天线需要的空间：
　　再来总结一下空间要求和性能指标：
　　以上就是WIFI2.4G的天线设计参考啦！
　　天线最终的目的是要将射频信号辐射到自由空间，这时天线的设计就显得非常重要，但是天线设计很大程度上依赖于所安装平台的特性，另外天线对周围环境很敏感，这些原因导致很多情况下，天线对每个平台都是独一无二的设计。由于客户对天线设计所考虑的因素不太清楚，这里给出一些我们对便携设备天线设计的一些建议，便于客户更好的设计自己的电路和PCB，增加项目成功的机会。但是每个项目都有各自的特点，所以还有一些问题需要具体问题具体分析。
　　WiFi天线对PCB布局布线和结构的要求
　　1.天线的形式及天线位置和馈点尺寸的建议
　　内置天线经常采用的几种形式分别为，分为弹片形式和chip贴片天线和FPC天线。贴片天线的形式是统一规格的，有固定的尺寸，焊盘的位置和尺寸根据具体规格的天线也是固定的。另外根据特定型号的天线有相关的天线周围净空的要求和设备尺寸的建议等设计指导意见。
　　如果采用弹片形式，我们建议客户采用PIFA天线作为WiFi天线的形式，根据我们的经验，PIFA天线成功率和性能都要好一些。天线RF馈电焊盘应采尺寸为2&3mm，焊盘含周边&0.8mm的面积下PCB所有层面不布铜。如果为PIFA天线，还要加一个2&3mm的地焊盘，两个焊盘之间距离为2mm。
　　天线通常的位置都在设备的顶部，PCB顶部开始，将此区域内的所有层的地切掉2～3mm，但属于天线地焊盘的那层的焊盘部分要保留。
　　注：黄色方框的区域是天线和支架安装的位置。
　　2. 匹配电路布线的建议
　　天线匹配电路的拓扑结构为从天线开始四个件并串并串，到测试口或者Power amplifier。匹配电路下方以及匹配网络周围1.5mm区域内不要铺地。匹配网络摆放位置距离馈电焊盘放较近为好（但不要太近）。
　　3. 从WiFi模块到天线匹配电路的微带线
　　从WiFi模块到天线匹配电路的信号传输线为50ohm特性阻抗的微带线。为了避免在微带线上的损耗，模块应该尽可能的靠近天线。微带线必须根据具体的PCB来决定尺寸。不允许有交叉的线在微带线和地之间通过。
　　4. 其他一些问题
　　接地：良好的射频接地对于手机的无线性能而言无疑是相当重要的，须遵循如下几个设计原则：
　　尽量使外层区域的地完整，不被分割破坏（非屏蔽罩之内的部分），这个对于天线附近的区域尤为重要。天线电流必须与噪声电流隔离，如果天线附近的接地区域被破坏成不完整的，必须在其下面相关区域产生一块填充地平面，并用地过孔加以缝合，使之成为完整的地。此区域走线须得保证天线电流只流过表层平面，且须限制噪声电流流进里面的完整地平面。
　　在使用预先生产天线时，需要注意的是其特性取决于所连接的地平面。仅当接地平面的尺寸及形状均与制造商的评估板一致时，方可达到制造商所标明的规格。在其它情况下，用户需要在实际应用条件下测定预先生产的天线的阻抗，并匹配至所需的特征阻抗。
　　5. 设备外壳金属成分的使用问题
　　不要在外壳表面使用具有金属成分的喷涂或者镀层，金属镀层不能实现可靠的接地，会对天线性能有很大影响。
　　不要在天线附近使用金属装饰物。
　　6. 纯金属结构件的使用
　　采用全金属结构的部件时（例如前面板或者后面板），请对所使用的部件预留多个接地点，具体的接地点位置的确定由天线设计公司来确定。
　　天线辐射区域上方不能有任何接地或者不接地的金属装饰物，包括电镀和镀金。
　　7. 给天线预留安装位置的考虑
　　天线的安装要远离金属物体，天线需要足够的空间来展开，如果采用chip天线，那么需要按照应用指南的要求，给出足够的净空区域和相应尺寸的地。
　　如果采用弹片方式的天线，应该为天线设计支架，天线固定在支架上，而支架和PCB再进行固定；或者不用支架，天线固定在外壳上面。
　　在进行结构设计时要考虑给出天线安装的空间和位置，并考虑在支架或者要安装天线的外壳上增加热熔柱来固定天线。
　　8.其他模块和天线相对位置布局的考虑
　　对于speaker，camera，vibrator，LCD，电池等部件和天线的相对位置，这里有一些通常的建议：
　　天线要远离camera和flexible PCB；
　　天线距离电池至少要有5mm以上的距离；
　　Vibrator要远离天线；
　　天线到屏蔽罩的距离最小为2-4mm（会引起寄生效应）；
　　射频开关和放大器或者双工器要尽可能靠近匹配电路区域。
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ipex转接出来外接天线会比PCB天线好吗&& 每人可以送15条线
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M币774专家5
&& ipex转接出来外接天线会比PCB天线好吗&&&& 需要的每人可以送15条线， 运费包装自己付，[ 此帖被吴凯619在 22:06重新编辑 ]
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需要，同求，千万别没下文了
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当真？刚好缺这个！
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M币2147专家2
你为何这么吊
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M币812专家0
Re:有人需要&& ipex线吗&&就是内置天线座子的线&&免费送
还以为是交易区
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转接出来外接天线，一般来讲会比PCB天线好；PCB天线是内置式，优点是减少占用空间，不易触碰损坏，但所得必有失---牺牲性能！专业做各种天线！
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M币2305专家42
要看看引线有多长，多粗。
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M币2834专家2
那要看技术了，各大牌子都有自己的“技术”
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我只想要SMA头子的
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当真？刚好缺这个！
精彩回帖，我也需要咧
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:我只想要SMA头子的 ( 22:19) 一个头都要两块钱了，送15个不得了。
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Gzip enabled&天线设计指南（上）
> 天线设计指南（上）
天线设计指南（上）
　　天线参数本文引用地址：　　下面部分提供了天线性能的某些关键参数。　　§&回波损耗：天线的回波损耗表示天线如何与阻抗为50Ω的传输线(TL)实现匹配，将其显示为图7中的信号馈送。通常，这个TL的阻抗值为50Ω，但也可以是其他数值。对于工业标准，商业天线和它的测试设备的电阻为50Ω，因此建议您最好使用该值。　　回波损耗指出：由于不匹配，天线反射的入射功率大小(公式1)。一个理想的天线会发射全部功率，不会产生任何反射。　　如果该回波损耗是无限的，则认为天线与TL完全匹配，如图7所示。S11是回波损耗的倒数，其单位为dB。根据经验估计，如果回波损耗≥10dB(既S11≤–10dB)，便足够大。表1显示了天线的回波损耗(dB)与反射功率(%)。回波损耗为10dB时，表示90%的入射功率被传给天线以进行发射。　　图7.回波损耗　　表1.天线的回波损耗及反射功率　　§&带宽：是指天线的频率响应。它表示在采用的整个频带上，即在应用的2.40GHz至2.48GHz的范围内，该天线与50Ω的传输线如何相互匹配。　　图8.带宽　　如图8所示，在2.33GHz至2.55GHz的带宽上，回波损耗大于10dB。因此，采用的带宽为200MHz左右。　　§&辐射效率：指的是非反射功耗中的一部分(请参见图7)被消耗为天线中的热量。产生热量是由于FR4基板中的介电损耗以及铜线中的导体损耗造成的。该信息作为辐射效率。辐射效率为100%时，全部非反射的功耗都被发射到空间内。对于小型的PCB外形因素，热耗最小。　　§&辐射图型：该图型表示辐射的方向性，即表示在哪个方向上的辐射更大，哪个方向上的辐射更小。这有助于在应用中准确地确定天线的方向。　　无方向性天线可以按与轴线相垂直的平面上所有方向进行等效发射。但大多数天线都达不到这个理想的性能。欲了解详细说明，请参看图9中所示的PCB天线的辐射图。每个数据点都代表RF场强，可以通过接收器中用于接收信号强度的指示器(RSSI)进行测量。正如所料的情况，获得的轮廓图像并不是圆形的，因为该天线不是各向同性的。　　图9.辐射方向图　　§&增益：增益提供了所采用方向的辐射与各向同性天线(即可从所有方向进行发射)进行对比的信息。增益单位为dBi，即表示在与一个理想的无方向性天线进行对比时辐射的场强。　　赛普拉斯PRoC/PSoC的天线　　设计的一个受限因素便是需要在一个紧凑的空间中集成天线，并且最多只能使用两个外部组件进行调整。调试过程需要确保在某个频带内进行传输时应尽可能保持传入天线的能量。这便意味着，所需带段中的回波损耗要大于10dB。当天线的输入阻抗为50Ω，并且芯片输出阻抗为50Ω时，天线收到的能量最大。天线作为接收端时，也要满足上述条件。对于天线来说，它的调整过程能够确保天线的阻抗等于50Ω。对于芯片来说，Balun(平衡器)调整过程可保证电阻接近50Ω。　　PRoC/PSoCBLE器件中集成平衡器的阻抗并不等于50Ω，所以可能需要通过两个组件对其进行调整。对于射频范围较小的低数据速率应用，赛普拉斯所推荐的PCB天线不需要通过任何组件来调整天线。　　对于高数据速率的应用(如通过遥控器的声音识别应用)，建议至少需要使用四个组件进行匹配网络。其中两个用于平衡器调整，其余两个用于天线调整。可使用其中两个进行调整过程，剩下的两个保持待用状态。　　此外，赛普拉斯PRoC/PSoC还提供了不同的应用，如室内定位、智能家居、智能电器以及传感器集线器。这些应用可能不受空间的限制，因此，可以针对射频范围和射频方向图等因素为这些应用设计更好的天线。导线天线非常适合非穿戴式但位置固定的应用。　　很多应用直接在其主PCB中嵌入了赛普拉斯的该类模块，用以实现无线连接。这些应用要求通过FCC的低成本小型模块。这时可以使用满足这些要求的芯片天线。　　虽然使用2.4GHz频段的应用很多，但大多数BLE应用仅使用了下面介绍的双PCB天线。赛普拉斯推荐使用两种专有的PCB天线、蛇形倒F天线(MIFA)和倒F形天线(IFA)，它们是针对BLE应用而特性化和广泛模拟的天线。特别是MIFA，可将它用于几乎所有的BLE应用中。　　但您也可以从本文档中选出任何一款符合您的应用要求的天线。　　赛普拉斯专有的PCB天线　　赛普拉斯推荐使用IFA和MIFA这两种PCB天线。BLE应用中的低速率和典型的辐射围范使这两种天线特别有用。这些天线既便宜又容易设计，这是因为它们是PCB的组成部分，并且能够在150至250MHz的频段范围内提供良好的性能。　　建议将MIFA天线使用在仅需极小的PCB空间的应用中，如无线鼠标、键盘、演示机等等。对于IFA天线，建议将其应用在要求天线一侧的尺寸远小于另一侧的尺寸的应用中，如心率监视器。大多数BLE应用中使用的是MIFA天线。下面各节将详细介绍每种天线的信息。　　蛇形倒F天线(MIFA)　　MIFA是一种普通的天线，被广泛地使用在各个人机接口设备(HID)中，因为它占用的PCB空间较小。因此赛普拉斯已设计出一种结实的MIFA天线，而它能在较小的波形系数中提供优越的性能。该天线的尺寸为7.2mm×11.1mm(相当于284密耳×437密耳)，因此它很适合于各种HID的应用，例如无线鼠标、键盘或演示机等。图10显示的是所推荐的MIFA天线的详细布局，其中包含了双层PCB的顶层和底层。这种天线的迹线宽度均为20密耳。“W”的值是可改变的主要参数，它取决于PCB堆栈间隔，它表示RF走线(传输线)的宽度。　　图10.MIFA布局　　顶层(天线层)　　底层(RF接地层)　　注意：有关用于1.6mm厚的FR4PCB上MIFA天线的Gerber和.brd文档，请访问网址上的AN91445.zip文档。
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