现代无线通信PCB天线设计的蓝牙驱动
关键的外卖
蓝牙天线形式影响的设计参数。
不同的天线硬件实现的优点和缺点。
回顾一些最有用的微带天线。
早期对PCB天线可以在启用蓝牙USB软件狗
蓬勃发展但已经膨胀物联网(物联网)字段的方式吸引消费者和制造商十年前是不可能的。随着技术的进一步使陷入日常生活,需要建造的基础设施,而不是利用物联网还在继续增长。在大多数情况下,蓝牙或它的一个设计叉提供了完美的混合能力和功率效率的支持日益增长的网络。
通信协议是只有一半的方程,然而。射频工程师负责天线,使无线通信的硬件设计。设计天线在约束的复杂设备,已经在一群约束是没有简单的任务;合并蓝牙的电路板天线设计是一个微妙的平衡性能,安全,和大小。
蓝牙对PCB天线设计要求
电磁信号往往行为有点古怪的高速度。小瑕疵在设计和制造可以导致过度EMI能搁置委员会作进一步的修正。相反,这些特性可以利用作为无线通信收发器,允许没有直接接触。
天线理论赋予一个射频工程师的框架来构建这些收发器在各种格式,形状,和配置效率最大化的空间和信号完整性。在不同的协议、蓝牙填充接到技术设备的利基在低带宽条件下操作。蓝牙低能量的释放(bie)作为蓝牙4.0的一部分和改进与蓝牙5物联网体系结构的主要驱动力。
PCB天线设计将不得不面对许多相互矛盾的因素在生产过程中,最重要的是~ 2.45 GHz的中心频率为蓝牙收发器。具体地说,蓝牙在2.4到2.4835 GHz的范围;为了避免冲突与其他流行的无线协议操作,无证2.4 - -2.4835 GHz的乐队。之间的蓝牙开关1600次80 1 MHz通道。首先计算波长λ(λ),其中c是光速在真空和f中心频率:
光的波长和频率有负相关,受到光的速度
约,有针对性的波长为122.4毫米,半波和四分之一波长为61.2毫米和30.6毫米,分别。这些值通常出现在不同的PCB天线设计配置各种优化的原因。许多董事会这些测量并不过分,但考虑蓝牙如何利用自身已经密集的小型电子设备:一个完整的波长几乎只要手机本身,这是之前任何额外的因素如提要或地平面问题出现。
比较天线硬件实现
有各种各样的天线可以根据特定需求的实现。水平以上类型的天线,蓝牙天线存在跨三个类别:
- 微带-最流行的风格的天线使用相同的制造步骤的痕迹,但是可能需要额外的处理由于高速信号的变化行为。微带天线允许多种设计选项和高度可伸缩的扩展标准减去铜蚀刻最低的配置文件的所有列出的选项。最早的微带天线贴片天线(平面多边形),可以聚集在一个数组来提高某些天线的品质没有改变形状和目标频率,在许多事情——个人的天线。
- 金属板,金属板就像印刷天线和组件之间的中点。类似于微带,众多的形状可以形成,但这些都是由制造商提供与设计制造过程中。SMT组件,有额外的设计选项可用于布局,虽然遮挡/间隙区域下面天线必须维护,防止信号完整性问题。尽管其混合特性,金属板天线拥有最好的效率相同的天线类型,虽然相称的更大的权力。
- 芯片,芯片天线是最design-inflexible天线,但它是打包在一个极其有效的形式由于高介电常数的陶瓷中心集中的电场。芯片放置,以及一些其他的天线,将没有地面或金属。最好的芯片天线位置超出地平面的程度(给出适当的间隙)。抠图的边缘/角落的飞机可以可行,但芯片天线放置地面或断路不边境优势不大可能像预期的那样运行。
地平面覆盖和周围金属的问题也影响到微带和金属板风格。通常,平衡天线放置或路由园外,不建议在金属或地平面天线为获得最佳性能,只要输入共模电流过滤。作为一个粗略的估计,地面位置会导致dB损失接近两个。然而,一些天线,如垂直和end-fed品种,要求地面按预期执行。由工程师最大化天线功能和提供指导的排版设计分层盘旋飞行和路由指令。
微带天线的流行风格
天线形式服从功能;设计和微妙的变化调整的数量可以积极压倒性的天线特性。两个基本模型最适合和常见的微带生产跟进:
贴片天线,简要提及了,贴片天线是微带天线的基础。简单的形状结合微带传输线直接蚀刻板,提供一个低调的天线,一个金发女孩距离支持地平面优化性能和效率。为一个矩形,天线垂直于边缘的输电线路的阻抗:扩大这些边减少阻抗,反之亦然。
平面倒F天线(PIFA)PIFA交易一些性能的半波片为四分之一波长天线等严格的设计方案,尤其可取的手机。天线的设计也辐射全向远离地面的飞机,在手机确保人体组织的能量吸收仍在可接受的范围之内。
微带天线设计还包括变异L微带和弓作为射频解决方案的入口点。修改任何天线通过改变物理维度,添加一个空针/板,等等,导致性能变化,即使是看似轻微的改变。
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蓝牙对PCB天线设计不仅需要一个漫长的设计阶段,但没有天线是完全没有必要的测试,以确保它是预期,以及任何调整,以满足其预期设置。射频工程师不仅需要确认天线的操作,但是他们也需要确保设备本身仍然EMI / EMC兼容;验证辐射是在可接受的范围内是昂贵的,如果设备不能通过合规测试他们的第一次尝试。为了防止昂贵的延迟,抑扬顿挫的包PCB设计和分析软件提供工具来构建和模拟天线性能,确保设计仍在批准。产品的节奏生态系统无缝集成OrCAD PCB设计者,支持用户提供行业领先的PCB布局设计环境。
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