WiFi天線設(shè)計知多少

2016-10-25 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

隨著市場競爭的加劇,硬件設(shè)備正以集成化的方向發(fā)展。天線也由外置進化內(nèi)置再進化到嵌入式,我們先來介紹這類應(yīng)用的天線種類:

⑴ On Board板載式:采用PCB蝕刻一體成型,性能受限,極低成本,應(yīng)用于藍(lán)牙、WIFI模組集成;

⑵ SMT貼裝式:材質(zhì)有陶瓷、金屬片、PCB,性能成本適中,適用于大批量的嵌入式射頻模組;

⑶ IPX外接式:使用PCB或FPC+Cable的組合,性能優(yōu)秀,成本適中,廣泛應(yīng)用于OTT、終端設(shè)備;

⑷ External外置類:塑膠棒狀天線,高性能,獨立性,成本高,應(yīng)用于終端設(shè)備,無須考慮EMC等問題;

外置天線大家都很熟知了,我們直接看看三類內(nèi)置天線需要的空間:

再來總結(jié)一下空間要求和性能指標(biāo):

以上就是WIFI2.4G的天線設(shè)計參考啦!

天線最終的目的是要將射頻信號輻射到自由空間,這時天線的設(shè)計就顯得非常重要,但是天線設(shè)計很大程度上依賴于所安裝平臺的特性,另外天線對周圍環(huán)境很敏感,這些原因?qū)е潞芏嗲闆r下,天線對每個平臺都是獨一無二的設(shè)計。由于客戶對天線設(shè)計所考慮的因素不太清楚,這里給出一些我們對便攜設(shè)備天線設(shè)計的一些建議,便于客戶更好的設(shè)計自己的電路和PCB,增加項目成功的機會。但是每個項目都有各自的特點,所以還有一些問題需要具體問題具體分析。

WiFi天線對PCB布局布線和結(jié)構(gòu)的要求

1.天線的形式及天線位置和饋點尺寸的建議

內(nèi)置天線經(jīng)常采用的幾種形式分別為,分為彈片形式和chip貼片天線和FPC天線。貼片天線的形式是統(tǒng)一規(guī)格的,有固定的尺寸,焊盤的位置和尺寸根據(jù)具體規(guī)格的天線也是固定的。另外根據(jù)特定型號的天線有相關(guān)的天線周圍凈空的要求和設(shè)備尺寸的建議等設(shè)計指導(dǎo)意見。

如果采用彈片形式,我們建議客戶采用PIFA天線作為WiFi天線的形式,根據(jù)我們的經(jīng)驗,PIFA天線成功率和性能都要好一些。天線RF饋電焊盤應(yīng)采尺寸為2×3mm,焊盤含周邊≥0.8mm的面積下PCB所有層面不布銅。如果為PIFA天線,還要加一個2×3mm的地焊盤,兩個焊盤之間距離為2mm。

天線通常的位置都在設(shè)備的頂部,PCB頂部開始,將此區(qū)域內(nèi)的所有層的地切掉2~3mm,但屬于天線地焊盤的那層的焊盤部分要保留。

注:黃色方框的區(qū)域是天線和支架安裝的位置。

2. 匹配電路布線的建議

天線匹配電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為從天線開始四個件并串并串,到測試口或者Power amplifier。匹配電路下方以及匹配網(wǎng)絡(luò)周圍1.5mm區(qū)域內(nèi)不要鋪地。匹配網(wǎng)絡(luò)擺放位置距離饋電焊盤放較近為好(但不要太近)。

3. 從WiFi模塊到天線匹配電路的微帶線

從WiFi模塊到天線匹配電路的信號傳輸線為50ohm特性阻抗的微帶線。為了避免在微帶線上的損耗,模塊應(yīng)該盡可能的靠近天線。微帶線必須根據(jù)具體的PCB來決定尺寸。不允許有交叉的線在微帶線和地之間通過。

4. 其他一些問題

接地:良好的射頻接地對于手機的無線性能而言無疑是相當(dāng)重要的,須遵循如下幾個設(shè)計原則:

盡量使外層區(qū)域的地完整,不被分割破壞(非屏蔽罩之內(nèi)的部分),這個對于天線附近的區(qū)域尤為重要。天線電流必須與噪聲電流隔離,如果天線附近的接地區(qū)域被破壞成不完整的,必須在其下面相關(guān)區(qū)域產(chǎn)生一塊填充地平面,并用地過孔加以縫合,使之成為完整的地。此區(qū)域走線須得保證天線電流只流過表層平面,且須限制噪聲電流流進里面的完整地平面。

在使用預(yù)先生產(chǎn)天線時,需要注意的是其特性取決于所連接的地平面。僅當(dāng)接地平面的尺寸及形狀均與制造商的評估板一致時,方可達(dá)到制造商所標(biāo)明的規(guī)格。在其它情況下,用戶需要在實際應(yīng)用條件下測定預(yù)先生產(chǎn)的天線的阻抗,并匹配至所需的特征阻抗。

5. 設(shè)備外殼金屬成分的使用問題

不要在外殼表面使用具有金屬成分的噴涂或者鍍層,金屬鍍層不能實現(xiàn)可靠的接地,會對天線性能有很大影響。

不要在天線附近使用金屬裝飾物。

6. 純金屬結(jié)構(gòu)件的使用

采用全金屬結(jié)構(gòu)的部件時(例如前面板或者后面板),請對所使用的部件預(yù)留多個接地點,具體的接地點位置的確定由天線設(shè)計公司來確定。

天線輻射區(qū)域上方不能有任何接地或者不接地的金屬裝飾物,包括電鍍和鍍金。

7. 給天線預(yù)留安裝位置的考慮

天線的安裝要遠(yuǎn)離金屬物體,天線需要足夠的空間來展開,如果采用chip天線,那么需要按照應(yīng)用指南的要求,給出足夠的凈空區(qū)域和相應(yīng)尺寸的地。

如果采用彈片方式的天線,應(yīng)該為天線設(shè)計支架,天線固定在支架上,而支架和PCB再進行固定;或者不用支架,天線固定在外殼上面。

在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時要考慮給出天線安裝的空間和位置,并考慮在支架或者要安裝天線的外殼上增加熱熔柱來固定天線。

8.其他模塊和天線相對位置布局的考慮

對于speaker,camera,vibrator,LCD,電池等部件和天線的相對位置,這里有一些通常的建議: