PCB設計中天線(xiàn)介紹

2020-03-24

通常，在大多數情況下，天線(xiàn)并不是過(guò)于復雜的設備。但是，沒(méi)有它，我們的連接世界將不會(huì )如此方便。在接下來(lái)的文章，我將討論PCB設計中使用的兩種類(lèi)型的天線(xiàn)，即陶瓷芯片天線(xiàn)和PCB走線(xiàn)，并比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。

什么是陶瓷芯片天線(xiàn)？

陶瓷芯片天線(xiàn)是一種特殊的天線(xiàn)，因其空間需求小而備受推崇。此外，這些特定的天線(xiàn)通常集成到PCB中以發(fā)射高頻電磁波。但是，它們的范圍有限，這使其非常適合于小型設備，例如WiFi路由器和智能手機。

通常，陶瓷芯片天線(xiàn)像標準天線(xiàn)一樣發(fā)射和接收電磁波，只是它們的尺寸要小得多。而且，這提供了將它們放置在內部的能力，并且它們在不犧牲質(zhì)量的情況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線(xiàn)。

總而言之，陶瓷芯片天線(xiàn)是整體設計考慮因素的一半，而PCB接地層則是另一半。此外，像單極天線(xiàn)一樣，陶瓷芯片天線(xiàn)的調諧以及輻射方向圖也取決于接地平面的形狀和大小。

注意：此外，它們隨附的數據表提供了天線(xiàn)的輻射方向圖，帶寬，峰值增益，回波損耗和其他參數。但是，這些參數參考附圖，因此，你的結果可能會(huì )有所不同。同樣，這就是為什么在附圖中仔細觀(guān)察PCB尺寸至關(guān)重要的原因。此外，這些性能測量參考了那些精確的接地平面尺寸。最后，請記住，這些測量是從開(kāi)放空間的觀(guān)察點(diǎn)進(jìn)行的，你的設計很可能是內部產(chǎn)品設計。

陶瓷芯片天線(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？

陶瓷芯片天線(xiàn)的使用帶來(lái)了許多好處。例如，它消除了對昂貴的新原型制造的需求，并限制了仿真軟件的必要性。這是由于天線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò )調諧要求和缺乏物理特性所致?？傮w而言，這是具有成本效益的，因為你不會(huì )因為重復的原型制造而浪費組件。

陶瓷芯片天線(xiàn)具有許多其他優(yōu)點(diǎn)，包括：

多種配置

較小的尺寸

對組件和環(huán)境噪聲不太敏感

適應PCB設計準則的更改

需要更少的模擬

更易于調整或更換

但是，就像生活中幾乎所有其他事物一樣，也存在權衡和不利的副作用。在陶瓷芯片天線(xiàn)的情況下，它以缺點(diǎn)的形式出現。它們如下：

1、由于陶瓷芯片天線(xiàn)的購買(mǎi)價(jià)格及其支撐部件的需求，增加了初始成本。在價(jià)格方面，平均成本在0.6元到10元之間，但是請記住，這是平均成本，而不是很高成本。

2、陶瓷芯片天線(xiàn)缺乏性能，與PCB走線(xiàn)天線(xiàn)相比略有下降

總體而言，陶瓷芯片天線(xiàn)可在開(kāi)發(fā)過(guò)程中實(shí)現更大的調諧通用性，因為在設計階段完成后將其添加到PCB中。此外，由于它們采用了表面貼裝配置，因此可以方便地進(jìn)行硬件修改。

在設計中使用陶瓷芯片天線(xiàn)可提供更大的空間和開(kāi)放性，從而允許每個(gè)堆棧使用更多的組件。此外，這轉化為使用更小的PCB或添加更多組件的能力。無(wú)論哪種情況，它都與更具成本效益的總體設計相關(guān)。同樣，如果設計是多層的或大批量的，則節省的費用將成倍增加。

什么是PCB走線(xiàn)天線(xiàn)？

PCB走線(xiàn)天線(xiàn)由直接繪制到PCB上的走線(xiàn)組成。此外，取決于天線(xiàn)的類(lèi)型和你的空間要求，走線(xiàn)的類(lèi)型也會(huì )有所不同。用于PCB走線(xiàn)天線(xiàn)的走線(xiàn)類(lèi)型的示例包括倒F型走線(xiàn)，直線(xiàn)走線(xiàn)，曲折走線(xiàn)，彎曲走線(xiàn)或圓形走線(xiàn)。

總體而言，PCB上的走線(xiàn)天線(xiàn)的目的是提供一種無(wú)線(xiàn)通信方法。此外，在PCB的制造階段，走線(xiàn)會(huì )層壓到PCB的表面上。但是，在某些情況下，這些走線(xiàn)會(huì )占據多層PCB的幾層。

此外，PCB的走線(xiàn)長(cháng)度將決定諧振頻率，頻率越高，走線(xiàn)越短。另外，PCB上每個(gè)天線(xiàn)都需要一個(gè)保留區域。此外，保留區域是PCB走線(xiàn)天線(xiàn)周?chē)奶囟▍^域，不允許在PCB的任何層上使用接地填充或銅走線(xiàn)。

PCB走線(xiàn)天線(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？

通常，PCB設計天線(xiàn)難以實(shí)施，設計和調整，尤其是在可靠且小型的實(shí)施中。此外，就像有線(xiàn)天線(xiàn)一樣，PCB走線(xiàn)天線(xiàn)的尺寸取決于目標帶寬的頻率。例如，如果你的設計要求低頻，則PCB走線(xiàn)天線(xiàn)的長(cháng)度將更長(cháng)。

但是，就像兩面的硬幣一樣，PCB走線(xiàn)天線(xiàn)也有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)如下：

1、PCB走線(xiàn)天線(xiàn)在制造過(guò)程中嵌入到PCB中。

2、PCB走線(xiàn)天線(xiàn)可以在較寬的帶寬內運行（如果進(jìn)行了優(yōu)化調整）。

3、要求高水平的強度和網(wǎng)絡(luò )可靠性（如果進(jìn)行了優(yōu)化調整）。

4、PCB走線(xiàn)天線(xiàn)的外形很?。ǘS）。

以下是PCB走線(xiàn)天線(xiàn)的缺點(diǎn)：

1、具有挑戰性的設計（尤其是在低頻下）。

2、極易受到電路板布局變化的影響，因此，每次更改或重新制造后都需要進(jìn)行調整。

3、PCB走線(xiàn)天線(xiàn)需要更多空間（尤其是在低頻下）。

4、更大的PCB面積要求增加了設計的總體成本（尤其是在低頻情況下）。

5、PCB走線(xiàn)天線(xiàn)容易受到環(huán)境干擾。

在制造過(guò)程之后，你將無(wú)法物理修改PCB設計天線(xiàn)。因此，如果需要修改，則需要更改設計并重新制造PCB。此外，由于PCB設計天線(xiàn)可能具有較大的尺寸以及其調諧和設計過(guò)程的繁瑣特性，因此促進(jìn)了PCB模擬（Cadence）軟件和普遍測試的使用。

近年來(lái)，設計人員經(jīng)常在目標頻率范圍內進(jìn)行權衡，因此選擇了更可靠的走線(xiàn)天線(xiàn)，而不是陶瓷芯片天線(xiàn)。但是，隨著(zhù)當今的趨勢更多地趨向于更小尺寸和更輕便，陶瓷芯片天線(xiàn)在競爭中占據了優(yōu)勢。如你所知，設計要求仍將決定最適合你的個(gè)性化需求的天線(xiàn)配置類(lèi)型。此外，請記住，無(wú)論選擇如何，權衡幾乎總是可以確定的。

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