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WiFi天線設計知多少

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WiFi天線設計知多少

發布日期:2018-03-07 00:00 來源:http://ipad-keylogger.com 點擊:

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

⑴ On Board板載式:采用PCB蝕刻一體成型,性能受限,較低成本,應用于藍牙、WIFI模組集成;

⑵ SMT貼裝式:材質有陶瓷、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,性能優秀,成本適中,廣泛應用于OTT、終端設備;

⑷ External外置類:塑膠棒狀天線,高性能,獨立性,成本高,應用于終端設備,無須考慮EMC等問題;

WiFi天線對PCB布局布線和結構的要求

1.天線的形式及天線位置和饋點尺寸的建議  

內置天線經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一規格的,有固定的尺寸,焊盤的位置和尺寸根據具體規格的天線也是固定的。另外根據特定型號的天線有相關的天線周圍凈空的要求和設備尺寸的建議等設計指導意見。

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,根據我們的經驗,PIFA天線成功率和性能都要好一些。天線RF饋電焊盤應采尺寸為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備的頂部,PCB頂部開始,將此區域內的所有層的地切掉2~3mm,但屬于天線地焊盤的那層的焊盤部分要保留。

2. 匹配電路布線的建議

天線匹配電路的拓撲結構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絡周圍1.5mm區域內不要鋪地。匹配網絡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,模塊應該盡可能的靠近天線。微帶線必須根據具體的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重要的,須遵循如下幾個設計原則:

盡量使外層區域的地完整,不被分割破壞(非屏蔽罩之內的部分),這個對于天線附近的區域尤為重要。天線電流必須與噪聲電流隔離,如果天線附近的接地區域被破壞成不完整的,必須在其下面相關區域產生一塊填充地平面,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。

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

5. 設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. 純金屬結構件的使用  

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

天線輻射區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. 給天線預留安裝位置的考慮  

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

如果采用彈片方式的天線,應該為天線設計支架,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。  

在進行結構設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:

天線要遠離camera和flexible PCB;

天線距離電池至少要有5mm以上的距離;

Vibrator要遠離天線;

天線到屏蔽罩的距離小為2-4mm(會引起寄生效應);

射頻開關和放大器或者雙工器要盡可能靠近匹配電路區域。


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