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什么是PCB天线

热情的眼睛
要减肥的花瓣
2023-03-03 04:02:59

什么是PCB天线?如何制作?请您尽量讲详细一些,谢谢

最佳答案
贪玩的荔枝
踏实的水池
2025-08-14 01:20:53

天线是各种智能设备都需要的重要部件,所有需要用到无线的设备都需要用到它。现在是无线时代,网络路由器都是无线WIFI,电脑,手机连网络再也不用网线连接了,还有蓝牙耳机,蓝牙鼠标,蓝牙键盘等等不再有电线了,这个天线的性能就至关重要了。

一般天线的选择有一些因素,除了考虑性能还要考虑成本,所以在选择天线的时候,需要综合考虑。今天就给大家讲讲各种天线的设计及设计要点。

天线一般有以下几种,

第一种 PCB板载天线

这种天线成本低,但性能会稍微差一点。PCB板载天线也有几种形式。

a,平面倒F型天线,英文缩写即PIFA,

此倒F天线PCB设计都有哪些需要注意的问题?我们首先要知道这个射频知识,Shonway以前出过一篇文章,对于射频,任何铜箔,导线都不能看成是简单的导线,他是由很多阻容电路组成的一种等效电路,你看到短路的,对于射频就不是短路。以这个思路我们看看这个倒F天线的PCB设计。

这里有六点要注意

1,这个倒F天线,不是随便画的,网上有专门的这种天线的库,拿过来,按要求放上去就好。如果空间不够,那就是自己通过仿真自己制作了自己专用的天线了。

2,RF馈点这里引出来的线阻抗必须做到50ohm

3, 接地馈点必须接地牢靠

4,地平面必须要多打地过孔,如上图所示,这个过孔间距多少合适的话,我们以前一篇卧龙会布布熊老师写过一篇文章,大家找一下可以看看

5, 天线这里所有层铜箔必须净空。

6,天线必须放在PCB板的角落里,最好三面都是空的,如图2所示,上面三面都是空的

手机上的天线叫平面倒F天线,原理上是用一个平面接上一个接地平面馈点,与RF馈点组成,

上面图4从左下方RF馈点这个箭头看过去,就是一个倒F。同样是倒F结构,但手机中的天线采用的是平面结构,这个倒F天线就比PCB板载天线性能就会好很多,这样空间又比较少,成本又低,对于手机天线是最好的选择。

实际上这个平面对于不同手机有很多种形状,原理就是平面倒F结构,在这个平面上一个是接RF,一个是接地馈点就组成了平面倒F天线。

上图就是不同手机天线。他们的原理都是平面倒F天线,是不是长知识了,记得点赞。

b,倒L形PCB板载天线

如下图7所示,图8就是倒L形天线的变种,也是因空间不够,扭曲一下,以匹配频率

此倒L形的需要注意的问题跟前面的差不多不再说明,倒L型天线没有倒F型天线效果好一点,因为倒F天线有一个接地馈点,能有效调节频点。

市面上有不少PCB板载天线,主要是上面两种,还有一些

有些是厂家自己通过仿真制作出来的。

第二种 贴片陶瓷天线

这种天线做成了贴片元件

这种天线一端是接RF,一端是接地。陶瓷天线原理,就是通过一根叫做“天线”的电极将天线与地之间形成的高频电场变成电磁波,从而能发射出去并传波到远方。

PCB最好的布局布线方式就是以下方式

把陶瓷贴片天线放板边,一边接地,一边连RF信号,下面所有层铜箔都掏空(白色框所示区域)这样四个方向,至少2个方向都是空的,对天线的效果很好,不要忘记接地铜箔都要打上接地过孔,打多一点。

第三种 棒状天线

此种天线如下图14所示,这种天线效果最好,它是置身于空间,辐射效果最好,但成本也是贵一点,占用的空间也大,这只能是露在机壳外面。

这种天线在PCB设计时要注意的问题

1,如果RF引线短,RF信号线下面所有层都要净空,如图15所示,如果引出线比较长,那还要控制一下这根引出线的阻抗,多层板的话,需要把他下面的第二层净空,其它层铺完整铜,然后隔层参考地做阻抗,(为什么要隔层参考,大家评论区发表一下意见)阻抗控制在50ohm.如图16所示。原创今日头条:卧龙会IT技术

2,附近的接地铜箔必须接地牢靠,也就是要多打地孔。

蓝牙天线设计之倒F型天线:

倒F型天线的天线体可以为线状或者片状,当使用介电常数较高的绝缘材料时还可以缩小蓝牙天线尺寸。作为板载天线的一种,倒F型天线设计成本低但增加了一定体积,在实际应用中是最常见的一种。天线一般放置在PCB顶层,铺地一般放在顶层并位于天线附近,但天线周围务必不能放置地,周围应是净空区。

蓝牙天线设计之曲流型天线设计:

曲流型天线的长度比较难确定。长度一般比四分之一波长稍长,其长度由其几何拓扑空间及敷地区决定。曲流型天线一般是PCB封装,即板载天线。和倒F型一样,天线一般放置在PCB顶层,铺地一般放在顶层并位于天线附近,但天线周围务必不能放置地,周围应是净空区。

注:天线长度计算公式:

天线的长度(米)=(300/f)*0.25*0.96

其中f表示频率(MHz),0.96为波长缩短率

蓝牙天线长度约为 300/2.4G*0.25*0.96 大约为31mm

蓝牙天线设计之陶瓷天线设计:

陶瓷天线是另外一种适合于蓝牙装置使用的小型化天线。陶瓷天线的种类分为块状陶瓷天线和多层陶瓷天线。由于陶瓷本身介电常数较PCB电路板高,所以使用陶瓷天线能有效缩小天线尺寸,在介电损耗方面,陶瓷介质也比PCB电路板的介电损失小,所以非常适合低耗电率的的蓝牙模块中使用。在

PCB设计时,天线周围要净空就可以了,特别注意不能敷铜。

蓝牙天线设计之2.4G棒状天线设计:

2.4G棒状蓝牙天线体积大,但传输距离要强于其他天线。在PCB设计时,天线周围也和上述的三种天线设计一样要净空。

关于蓝牙天线设计的其它相关注意点:

1)天线的信号(频率大于400MHz以上)容易受到衰减,因此天线与附近的地的距离至少要大于三倍的线宽。

2)对于微带线与带状线来说,特征阻抗与板层的厚度、线宽、过孔以及板材的介电常数相关。

3)过孔会产生寄生电感,高频信号对此会产生非常大的衰减,所以走射频线的时候尽量不要有过孔。

当你每天在用智能手机打电话、发短信、玩儿网络游戏、转微博等等一系列的沟通行为的时候,有没有想到过,这一切的一切都是通过手机上的天线模块来实现的。如果没有天线,智能手机将变成一台单机游戏机。

现在你和人们聊起手机的天线,有的人甚至会问你:“天线?我的手机没有天线,什么时代了有机还有天线。”

额。。。。。。其是天线还是有的,眼镜贴到眼睛上就叫隐形眼镜,天线放到手机内部就叫内置天线。

简单说一下内置天线大体有这么两种:PIFA天线和MONOPOLE天线。

PIFA天线如按要求设计环境结构,电性能相当优越,包括SAR(Specific Absorption Rate特殊吸收比率

,主要测量人体吸收手机辐射量的多少)指标,是内置天线首选方案。

适用于有一定厚度手机产品,折叠、滑盖、旋盖、直板机。

MONOPOLE天线如按要求设计环境结构,电性能可达到较高的水平。缺点是SAR稍高。不适用折叠、滑盖机,在直板机和超薄直板机上有优势。

下面来看一下几款手机的内置天线。

三星Galaxy Note 2:

底部白色的部分就是天线模块。

三星Galaxy S5:

红色:SWEP GRG28天线切换模块

橙色(大):高通WTR1625L射频收发器

橙色(小):高通WFR1620接收器

iPhone 4S也将天线放到了手机底部,但与Note2不同的是它还有外接金属天线。

iPhone 6的天线则被移到了手机上方,同样的,其金属后壳被残忍的分割开来。

最早的大哥大手机是外置天线,是低频段的模拟信号天线,这种设计直到现在都还在被对讲机采用

2G时代,从NOKIA开始采用内置式天线,采用薄不锈钢片冲压而成,随后为降低成本,后来改用FPC(印刷电路板)代替,FPC的特点是材质软,可以贴在曲面上,还可以转折,在空间利用率上比金属天线有优势,FPC天线直到目前仍然是主流的天线技术

后来随技术的发展,又发展出来LDS天线技术,就是直接在经过特殊处理的塑模材料上用激光雕刻出天线,这个技术在目前的中高端手机中普遍采用,通常用在主天线上,和喇叭box做在一起,以节省空间。

现在的手机由于通讯能力相当复杂,需要设计不同功能的天线,会采用不同的技术搭配使用。如下示意图:

MIMO

多输入多输出(Multi-input Multi-output

MIMO)是一种用来描述多天线无线通信系统的抽象数学模型,能利用发射端的多个天线各自独立发送信号,同时在接收端用多个天线接收并恢复原信息,是一种空分复用的概念。

MIMO可以在不需要增加带宽或总发送功率耗损的情况下大幅地增加系统的数据吞吐量及发送距离。MIMO的核心概念为利用多根发射天线与多根接收天线提供的空间自由度来有效提升无线通信系统之频谱效率,进而提升传输速率并改善通信质量。

MIMO技术可以应用在无线通信网络中与基站通信,也可以应用在WiFi网络中与无线路由器通信。我们通常用A*B MIMO来表示天线数量,比如2*2

MIMO表示2路发射2路接收,理论传输容量为SISO的两倍。

在未来5G网络中,可以预见终端会普遍采用更大数量的MIMO技术。

5G时代的天线:尺寸不变,数量增加

天线是无线通信设备上的重要部件,用来发射和接收电磁波信号。天线是一根具有指定长度的导线,可以制造在PCB(印制电路板)和FPC(柔性电路板)上。

天线的长度与无线信号的波长相关性很强,一般要求是电磁波长的1/4或1/2,比如2G时代的900Mhz频段,电磁波长为20~30cm,天线尺寸则为7.5cm左右。

目前4G通信的波段是0.8-2.6GHz,而5G使用的主要通信频段也在6GHz以下。因此,使用5G

Sub-6G频段的手机天线尺寸上不会有大变化,仍然会是厘米级。

不过,为了达到更高的速度要求,5G会使用更多根天线,即MIMO技术,例如4×4 MIMO就是有4个发射端天线,4根收集端天线。

而天线数量的增加,则将会要求多个天线之间的形状重新排布,对手机后盖和走线提出新的要求,以达到更好的效率。华为mate30 pro

5G一共集成了21根天线,其中包括14根5G天线。

最新回答
深情的鞋子
正直的巨人
2025-08-14 01:20:53

1,首先贴片天线主要使用Ansoft

Designer系列软件计算,他不需要像HFSS一样需要设置一些边界条件,而这些边界条件的设置都比较有讲究,一旦设置不好,结果就会不对。

2,用HFSS设计微带贴片天线需要注意一些方面,如:1)要画一个大的BOX,天线在各个方向到BOX边缘的距离都要大于1/4个波长;2)微带激励端口的WAVEPORT的宽要大于微带线宽度的5倍,高度要高于介质厚度5倍。

3,不一定用Deembed功能,可以将馈电线的电长度设计为一个导波长,那么有传输线原理可得,此时馈电端口的阻抗就等于贴片馈电处的阻抗。

高兴的服饰
热情的铅笔
2025-08-14 01:20:53
RFID 系统天线一般分为电子标签天线设计和读写器天线两大类。不同工作频段的RFID系统天线设计各有特点。对于LF和HF频段,系统采用电感耦合方式工作,电 子标签所需的工作能量通过电感耦合方式由读写器的耦合线圈辐射近场获得,一般为无源系统,工作距离较小,不大于1米。在读写器的近场实际上不涉及电磁波传 播的问题,天线设计比较简单。

而对于UHF和微波频段,电子标签工作时一般位于读写器天线的远场,工作距离较远。读写器的天线为电子标签提供工作 能量或唤醒有源电子标签,UHF频段多为无源被动工作系统,微波频段(2.45GHz和5.8GHz)则以半主动工作方式为主。天线设计对系统性能影响较 大。对于UHF和微波频段电子标签天线设计,主要问题有:

I. 天线的输入匹配

UHF和微波频段电子标签天线一般采用微带天线形式。在传 统的微带天线设计中,我们可以通过控制天线尺寸和结构,或者使用阻抗匹配转换器使其输入阻抗与馈线相匹配,天线匹配越好,天线辐射性能越好。但由于受到成 本的影响,电子标签天线一般只能直接与标签芯片相连。芯片阻抗很多时候呈现强感弱阻的特性,而且很难测量芯片工作状态下的准确阻抗特性数据。在设计电子标 签天线时,使天线输入阻抗与芯片阻抗相匹配有一定的难度。在保持天线性能的同时又要使天线与芯片相匹配。这是电子标签天线设计的一个主要难点。

II. 天线方向图

电子标签,理论上希望它在各个方向都可以接收到读写器的能量,所以一般要求标签天线具有全向或半球覆盖的方向性,而且要求天线为圆极化。

III. 天线尺寸对其性能的影响

由于电子标签天线尺寸极小,其输入阻抗,方向图等特性容易受到加工精度,介质板纯度的影响。在严格控制尺寸的同时又要求天线具有相当的增益,增益越大,电子标签的工作距离越大。

现时实际应用中的电子标签天线基本采用贴片天线设计,主要形式有微带天线,折线天线等。最近几年,电子标签天线设计一直是RFID系统中的热点[6] [7]。标签天线研究的重点有如何实现宽频特性[8][9][10],阻抗匹配[11],还有文章涉及天线底板对标签性能的影响[12]。

读写器 天线一般要求使用定向天线,可以分为合装和分装两类。合装是指天线与芯片集成在一起,分装则是天线与芯片通过同轴线相连,一般而言,读写器天线设计要求比 标签天线要低。最近一段时间,开始有研究在读写器天线上应用智能天线技术控制天线主波束的指向,增大读写器所能涵盖的区域[13]。

能干的学姐
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2025-08-14 01:20:53
ANSYS HFSS 是全波三维电磁场仿真器,它基于自动网格剖分技术的高精度求解技术使得用户可以把更多的精力投入到产品设计,而不用浪费时间在仿真结果的验证上。HFSS 自带了丰富的模型库,可以方便进行建模。 微带天线在一个薄介质基片上,一面附上金属薄层作为接地板,另一面用光刻腐蚀方法制成一定形状的金属贴片,利用微带线或同轴探针对贴片馈电构成的天线。微带天线具有体积小,重量轻,低剖面,能与载体(如飞行器)共形,并且电性能多样,易于得到各种极化,易与有源器件、电路集成,因此应用广泛。 本文主要介绍如何使用ANSYS HFSS的自带模型库进行微带天线仿真。 打开ANSYS Electronics Desktop 2016,点击Project 菜单下的HFSS模块,打开操作界面。  选择合适的求解模式,针对不同的模型有相应的求解模式,本例微带天线使用终端驱动模式。 设置好驱动模式以后开始建模,在HFSS中可以使用基本的立方体、平面等进行建模,也可以使用自带的模型库进行建模。本例使用HFSS自带的模型库,在Draw菜单下选择微带贴片天线的模型,弹出模型尺寸对话框,可根据设计需要进行相应修改。 可以选择单独的模型,需要设置材料属性、边界条件和激励方式;也可以选择已设置好空气盒子的模型,模型已经设置好材料属性和边界条件和激励方式,不需要用户进行设置,仅需设置仿真条件,大大节约建模时间。最后可在工程树Result节点下,查看结果。 本文展示了如何使用ANSYS HFSS自带模型库中的模型进行微带贴片天线的建模仿真分析的基本操作。

漂亮的含羞草
包容的期待
2025-08-14 01:20:53

ps.工作需要,接触到手机天线,整理一些基本知识以备查询

外在要求:

天线尺寸小,重量轻,剖面低,携带方便,机械强度好 。

电性能要求:水平面要求有全向辐射方向图,频带宽,效率高,增益高,受周围环境影响小,对人体辐射伤害小。

手机天线可按所处的位置分为外置和内置天线两大类。

手机天线按传统的天线单元形式可分为:

1.单极天线

2.螺旋天线

3.PCB印制螺旋天线

上面三种为外置天线

下面五种为内置天线

4.微带贴片天线

5.缝隙天线

6.IFA天线和倒L天线

7.PIFA

8.陶瓷天线

外置天线的的优点是频带范围宽、接收信号比较稳定、制造简单费用相对低;缺点是天线暴露于机体外易于损坏、天线靠近人体时导致性能变坏、不易加诸如反射层和保护层等来减小天线对人体的辐射伤害、同时对于FDD的系统,接收和发送必须使用不同的匹配电路。 传统的外置天线一般为单极天线,虽然制作简单,但是尺寸较大,不便于携带。

一般采用螺旋天线来降低天线的尺寸(法向螺旋),另外现在也开始使用印制在PCB的螺旋天线来得到更小尺寸与各种形状的外置天线。

这种天线还有许多种变形形式,能够实现多频、宽带的要求,有很强的灵活性,因此在外置天线中,此类天线的应用越来越广。

拉杆天线:一般是采用一节1/4波长螺旋和一节1/2波长螺旋构成,需要介质棒去耦,用来实现手机的高增益,在手持情况下,其增益可增加6dB以上。

另外还有一种所谓的介质天线,中长介质天线是一种漏波天线,其辐射特性为端射,而此处的介质天线可能是类似单极天线的天线,其通过介质谐振器的原理工作来辐射信号,可以使天线的体积大大减小,如果如此,此天线的Q值高,带宽窄,宽带与多频均不易实现,应不会有多少应用。

下面是其基本介绍:

介质振荡器天线由高介电常数、低损耗的材料制成,其好处是:尺寸小,带宽可在1%~10%内可调,无导体损耗,天线效率高,可产生多种模式,低次模带宽好一些,高次模增益大。

如果介质振荡器的尺寸足够小,也是可以内置于手机中的。

拉杆天线 虽然有效增益高,电性能较好,但其结构复杂,同时需要使用记忆金属作材料,因此价格较贵,除北美等少数地方外,应用较少,我们不考虑使用。

螺旋天线 以其良好的辐射特性、小体积、频带扩展容易实现的特性成为外置天线的的主流,但其体积还是较大,同时形状固定,不适合手机造形设计等特殊要求。

PCB形式的螺旋天线 比普通螺旋天线的体积更小,天线形状是扁平特性的,同时此类天线的设计具有较强的灵活性,应用渐多。

在外置天线的应用中螺旋天线还是第一选择,其次是PCB形式的螺旋天线。

内置天线的特点:

可以做得非常小,不易损坏;可以将其安放在手机中远离人脑的一面,而在靠近人脑的部分贴上反射层、保护层来减小天线对人体的辐射伤害。

可以安装多个,很方便组阵,从而实现手机天线的智能化,这一点对未来的移动通信系统来说非常有用。

内置天线的形式特别多,包括微带贴片天线、缝隙天线、IFA天线和倒L天线、PIFA、陶瓷天线等等。

PIFA是现在使用得最多的一种内置天线,其由倒F线天线演变而来,具有体积小,增益高,剖面低,带宽相对较宽的特点,是在手机天线中使用得最多的天线。

贴片天线与缝隙天线也是使用得较多的内置天线,贴片天线与缝隙天线可通过巴俾涅原理互换。

一般地,陶瓷天线只在要求天线尺寸极度小的情况下使用,现在在蓝牙设备中有应用。其增益低,效率低,频带窄,而且成本高,在手机中使用还需假以时日。

一般情况,外置天线的驻波比可以做到2,增益可以做到0-1dBi。

对于内置天线,驻波也可以做到3之内,增益了可做到0-1dBi。

在手机天线中,天线增益并不重要,其平均有效增益才重要,基本的结论,外置天线的平均有效增益比一般的内置天线大2dB左右。内置天线的效率是达不到外置天线的水平的。

手机天线选择时不能被PEAK GAIN有欺骗,实际的平均有效增益小于此值,同时与手机设计息息相关。

外置天线手机天线价格为2.5—4元左右。

而且内置天线比较贵,大概从3—20元都有。

火星上的铃铛
能干的冬瓜
2025-08-14 01:20:53
这里应该就是指天线馈电端口的反射波与入射波的比值。端口设定为1的话就是s11. 一般s11以dB值表示,通常设计天线时要求s11应小于-10dB,工程上也有些要求s11小于-6dB即可。s11越小,反射波越小,也就是天线辐射出去的能量越多。