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2.4G与433MHZ PCB 天线设计指南

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2.4G与433MHZPCB天线设计指南_V1.0.pdf

一、印制板天线设计

2.4G的印制版天线主要有两种结构,PIFA天线和单级天线。PIFA天线的天线馈电点和地点是连接到一起的,天线和地之间形成一个电容效应,就是信号通过天线(等效 为电感)升压到等效电容上,通过电容再把能量辐射 去。单级天线是采用1/4波长原 理,其中一个馈点是螺旋或者单杆,另外一极是地。两种天线的场结构简单,可以简单 等效为一个LC谐振回路,其中C特别小,一个一个的谐振回路耦合上去,最后电磁场释放到外部。

PIFA天线的电容相对于单级天线来说大很多,也就是说能量在谐振腔中更多,外界不容易干扰,也很难改变PIFA天线的阻抗,所以稳定性比单级天线强;但也因为他的电容太大,导致外界的相同的能量进入,在PIFA天线上产生的电压变化,远远不如单级天线打。所以效率和灵敏度低于单级天线。
一般,可以选用外置的鞭状单级天线,外置的鞭状单级天线通信距离较远,不过每套需要单独调试;也可以选用贴片天线芯片,天线芯片占用PCB尺寸小,不过价格较高。
实际应用中,考虑到成本和批量生产稳定性等因素,印制板天线因其成本低、设计得当能或得足够性能,成为很多无线应用的首选。本文推荐了三款印制板天线,分别 可以应用到Dongle端的小尺寸PIFA天线,应用到无线鼠标板的单级天线和应用到遥控器控制板的中尺寸PIFA天线,这些天线都有对应仿真和验证结果。如果需要参考对应天线,必须严格按照文档给的天线形状进行设计。

二、蓝牙天线设计

目前最常见的蓝牙天线有偶极天线(dipole antenna),倒 F 型天线(planar invertedF anternna)、曲流线型天线(meander line antenna)、微小型陶瓷天线(ceramicantenna)、液晶聚合体天线(lcp)和棒状天线(2.4G 频率专用)等。由于这些具有近似全向性的 辐射场型以及结构简单、制作成本低的优点,所以非常适合嵌入蓝牙技术装置使用。文档内主要介绍 4 种天线的设计方法。
倒 F 型天线
曲流型天线
陶瓷天线
2.4G 棒状天线

三、433MHZ 天线设计

■ 天线需要严格按照我们提供的参考设计
■ 周围的外壳不能是密封金属壳体,靠近天线部分需要是塑料材质(也不能有含金属颗粒涂料的喷涂)
■ 天线要远离输 级(特别当输 级为 classD 时更要注意)和扬声器的磁钢(如果近距离有扬声器,尽可能使用防磁扬声器).
■ 天线距离其他导体的距离至少要大于 15mm,并尽量靠近外壳
■ RF 部分的走线要有完整的参考地,并按照 50 欧姆走线
■ 可以考虑使用 RF 电缆引 ,使用专用的 PCB 放置天线
■ 天线和音频前级以及 MIC 的走线要尽可能远离,防止 RF 干扰音频
■ 音频的差分走线要尽可能平行等长,两线中间不要放置地线.
■ 射频走线不能从模组下穿过,因为模组的 bottom 一般是一个 gnd 层,如果射频线走主的top 层, 又从模组下走,那么与模组 bottom 的 gnd 距离很近,对信号影响很大.另外 RF 走线过孔也对信号有影响,要尽量避免。
■ 天线区域不能有元器件或者其他走线。
■ S 型天线走线,线间距为线宽的 3 倍(比如线宽为 W=0.8mm 间距为 2.4mm)

芯岭技术专注于短距离无线通信,提供无线芯片、模组、软件技术等解决方案,包括:Wi-Fi、蓝牙、 2.4G、433MHz、Zigbee等物联网方案。2.4G与433MHZ PCB 天线设计指南详细文档2.4G与433MHZ PCB 天线设计指南去我们官网上下载。