首页 > 应用 > 通信技术
[导读]在万物互联的大趋势下,无线通信模块成为了各类电子设备中不可或缺的一部分,而模块的通信质量很大程度上取决于天线设计是否合理。本文介绍了如何选择合适的天线并发挥出天线最佳的性能。

在万物互联的大趋势下,无线通信模块成为了各类电子设备中不可或缺的一部分,而模块的通信质量很大程度上取决于天线设计是否合理。本文介绍了如何选择合适的天线并发挥出天线最佳的性能。

本文引用地址: http://www.21ic.com/app/rf/201803/755820.htm

随着技术的进步,为了节省研发周期,不少厂商都推出各种各样的成品天线。然而如果工程师选择不当,不仅起不到应有的效果,反而会浪费很多时间与成本在排查调试上,得不偿失。本文将介绍常用的几种天线并结合在工程中的实际使用经验给出设计建议,以供大家参考。

接下来为大家介绍常用的天线种类:

(1) 板载PCB式天线:采用PCB蚀刻而成,成本低,但是性能有限,可调性好,可大批量用于蓝牙、WiFi无线通信模块。

(2) SMT贴片式:常用的有陶瓷天线,占用面积少,集成度高,容易更换,适用于对空间要求小的产品,但是该类型天线价格稍贵且带宽偏小。

(3) 外置棒状天线:性能好,无需调试,方便更换,增益高,适用于各种终端设备。

(4) FPC天线:通过馈线连接,安装自由,增益高,通常可以使用背胶贴在机器非金属外壳上,适用于性能要求高且外壳空间充足的产品上。

图1 常见天线

天线的作用是将射频信号辐射到自由空间,这时候选择合适的天线对于传输距离就有很大的影响。天线对周围环境很敏感,很多情况下会出现即使选择了合适的天线,也达不到预期的效果。由于有些客户对天线设计需要考虑的因素不清楚,这里我们给出在实际工程设计中的一些经验,便于客户更好地设计出自己的电路与PCB,增加项目的成功机会。

1、 匹配电路设计

在原理图设计时,需要在天线与模块射频输出管脚预留一个π型网络。天线的阻抗受PCB的铺地、天线的安装以及周围的金属等因素影响,预留这个网络是为了在天线严重偏离50欧姆阻抗时,将其匹配至50欧姆。

X1,X2,X3都是电抗元件,如果天线是标准的50欧姆阻抗,那么X2,X3可以不焊接,X1接220PF电容或者0欧姆电阻。在PCB设计时,这三个器件已经尽量靠近模块的射频输出脚,并且连接的传输线短且直。匹配元件的周围1.5mm区域内不要铺地,以减少寄生参数对匹配电路的影响。

图2 匹配电路

2、 微带线设计

在PCB设计时,由于大部分的天线与模块的输出阻抗是50欧姆,为了尽量减少在传输过程中能量的反射,射频输出管脚到天线之间的PCB引线应为50欧姆的微带线。常用的板材为FR4(介电常数4.2-4.6),根据经验,当线宽约为微带线距离参考层距离的2.2倍时,微带线的特征阻抗约为50欧姆。具体设计时,建议使用微带线阻抗控制工具(ADS、txline等)来计算,并通过实际调试来完成微带线的设计。如下图所示,微带线下面的铺地层必须是完整的地,在微带线两侧需要多打接地过孔。

图3 微带线

3、 金属对天线的影响

如果天线附近有金属材料的物体时,金属能反射电磁波,不但会影响天线的实际使用空间,增加天线的损耗电阻,降低辐射效率,而且导致天线辐射性能的恶化。在安装天线时,要注意:

a:天线距离电池至少要有5mm;

b:天线距离屏蔽壳至少要有4mm;

c:在需要安装外壳的场合,不要在外壳表面使用具有金属成分的喷漆或者镀层。

WM6201系列是ZLG致远电子针对工业4.0领域推出的一款低功耗、高性能Wi-Fi模块,产品采用博通无线方案设计,内置一颗Cortex-M4内核的处理器,主频高达100MHz,无线遵循IEEE 802.11b/g/n协议,支持UART串口透明传输,用户无需了解复杂的TCP/UDP及无线网络协议,即可实现设备的快速联网。

模块经过系列权威射频仪器的检验和认证,并采用超小的体积设计,使其更易于集成到各种智能设备中。

换一批

延伸阅读

[新鲜事] 手机没信号?天线设计的锅,看看热门手机的信号测试排行吧

手机没信号?天线设计的锅,看看热门手机的信号测试排行吧

iPhone 4曾出现的信号门,被果粉调侃这是“死亡之握”,当时的苹果切入手机领域没多久,在天线设计上又短板也可以理解,那现在他们的实力提高了吗?现在,美国媒体福布斯给出的报道称,丹麦阿尔堡大学的通......

关键字:手机 天线 信号

[新鲜事] 制作12db圆筒天线的方法及公式

制作12db圆筒天线的方法及公式

圆筒天线的制作 We chose to build the antenna for 2.442GHz, or channel 7, as this is close to the center of the 13 channels ava......

关键字:12 db 天线 方法

[新鲜事] 探索iPhone 4 的天线故障的技术分析

探索iPhone 4 的天线故障的技术分析

昨天「美 权威杂志」和「PR Expert」这两个标题开始了病毒复制般的生命。这种开头方式让人反感 — 生硬,似乎不可质疑。细看下去,「PR Expert」那少见而笃定的语气是几个公关和危机处理专家在看过「消费者报告」上一......

关键字:iPhone 天线 技术分析

[新鲜事] 疑似下一代 iPhone 主板现身,新天线暗示将支持 4G 网络?

疑似下一代 iPhone 主板现身,新天线暗示将支持 4G 网络?

仔细一想,下一代 iPhone 传闻中的后壳、面板、SIM 卡卡槽甚至是接口、插头都已经有了,也差不多是时候再加上一块主板了呢?去年泄露了 iPhone 4S 主板信息的那名威锋网用户看来也的确是这样想的。今天他又放出了疑似......

关键字:iPhone 4G 天线 网络

[通信技术] 大唐移动5G大规模多天线测试解决方案

大唐移动5G大规模多天线测试解决方案

随着3GPP 5G 标准NSA方案的正式发布,5G NR相关商用产品的开发工作已经加快,2018年将是5G标准确定和商用产品研发的关键一年。当前,5G正处于标准确定的关键阶段,国际标准组织3GPP将于今年6月份完成5G SA第一版本国际标......

关键字:大唐移动 5G 天线测试

[通信技术] 因天线受损 NASA推迟发射TDRS-M通信卫星

因天线受损 NASA推迟发射TDRS-M通信卫星

据外媒报道,近日美国宇航局(NASA)决定推迟发射一颗通信卫星,因其天线损坏。这颗通信卫星为一颗“跟踪与数据中继卫星”-M(TDRS-M)。美国航天联合发射联盟(ULA)公司的“阿特拉斯5”(AtlasV)运载火箭原计划将于8月3日从佛罗......

关键字:TDRS-M 通信卫星 天线受损

[通信技术] 3D-MID技术已经为下一代无线技术做好准备

3D-MID技术已经为下一代无线技术做好准备

通信技术的发展带来的使用频率增高,随之带来的对天线的要求也更高。 在LPKF 与汉诺威莱布尼茨大学高频与无线电系统研究所(HFT)的合作研究中,LPKF-LDS 技术正在被仔细评估是否适用于下一代无线应用。 于2016年中......

关键字:无线技术 天线 LPKF-LDS 技术

[新鲜事] 茶中黄金!狮峰龙井采茶动用无人机:头茶2分钟送下山

茶中黄金!狮峰龙井采茶动用无人机:头茶2分钟送下山

狮峰龙井是“狮龙云虎梅”五种龙井茶里的最高等级,价格贵如黄金。近日,狮峰龙井进入采摘季节,菜鸟ET物流实验室联合天猫,首度将无人机技术应用到传统的茶叶运输环节,让狮峰龙井头茶提前了两个小时上市。......

关键字:狮峰龙井 无人机
条评论

我 要 评 论

网友评论

技术子站

更多

项目外包

更多

推荐博客