الهوائيات حساسة لما يحيط بها. Therefore, when there is an antenna on the PCBيجب أن يأخذ تصميم التصميم متطلبات الهوائي في الاعتبار ، حيث يمكن أن يؤثر ذلك بشكل كبير على الأداء اللاسلكي للجهاز. Great care should be taken when integrating antennas into new designs. Even the material, number of layers and thickness of the PCB can affect the performance of the antenna.

ضع الهوائي لتحسين الأداء

تعمل الهوائيات في أوضاع مختلفة ، واعتمادًا على كيفية إشعاع الهوائيات الفردية ، قد تحتاج إلى وضعها في مواضع محددة – على طول الجانب القصير ، أو الجانب الطويل ، أو الزاوية من ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

بشكل عام ، يعد ركن PCB مكانًا جيدًا لوضع الهوائي. هذا لأن موضع الزاوية يسمح للهوائي بوجود فجوات في خمسة اتجاهات مكانية ، وتغذية الهوائي تقع في الاتجاه السادس

يقدم مصنعو الهوائيات خيارات تصميم الهوائي لمواضع مختلفة ، بحيث يمكن لمصممي المنتجات اختيار الهوائي الذي يناسب تصميمهم بشكل أفضل. Typically, the manufacturer’s data sheet shows a reference design that, if followed, provides very good performance.

Product designs for 4G and LTE typically use multiple antennas to build MIMO systems. In such designs, when multiple antennas are used at the same time, the antennas are usually placed at different corners of the PCB

من المهم عدم وضع أي مكونات في المجال القريب بالقرب من الهوائي لأنها قد تتداخل مع أدائه. لذلك ، تحدد مواصفات الهوائي حجم المنطقة المحجوزة ، وهي المنطقة القريبة من الهوائي وحوله والتي يجب إبعادها عن الأجسام المعدنية. This will apply to each layer in the PCB. بالإضافة إلى ذلك ، لا تضع أي مكونات أو حتى تثبت براغي في هذه المنطقة على أي طبقة من اللوحة.

The antenna radiates to the ground plane, and the ground plane is related to the frequency at which the antenna operates. Therefore, it is urgent to provide the correct size and space for the ground plane of the selected antenna.

الطائرة الأرضية

يجب أن يأخذ حجم المستوى الأرضي في الاعتبار أيضًا أي أسلاك مستخدمة للتواصل مع الجهاز والبطاريات أو أسلاك الطاقة المستخدمة لتشغيل الجهاز. If the grounding plane is of the right size, ensure that cables and batteries connected to the device have less impact on the antenna

Some antennas are related to the grounding plane, which means that the PCB itself becomes the grounding part of the antenna to balance the antenna current, and the lower layer of the PCB may affect the performance of the antenna. في هذه الحالة ، من المهم عدم وضع البطاريات أو شاشات الكريستال السائل بالقرب من الهوائي.

يجب أن تحدد ورقة بيانات الشركة المصنعة دائمًا ما إذا كان الهوائي يتطلب إشعاع مستوى التأريض ، وإذا كان الأمر كذلك ، حجم مستوى التأريض المطلوب. This may mean that the gap area should surround the antenna.

بالقرب من مكونات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الأخرى

من الضروري إبقاء الهوائي بعيدًا عن المكونات الأخرى التي قد تتداخل مع طريقة إشعاع الهوائي. One thing to watch out for is batteries; LCD metal components, such as USB, HDMI and Ethernet connectors; ومكونات التحويل الصاخبة أو عالية السرعة المتعلقة بتبديل إمدادات الطاقة.

تختلف المسافة المثالية بين الهوائي ومكوِّن آخر وفقًا لارتفاع المكون. In general, if a line is drawn at an 8 degree Angle to the bottom of the antenna, the safe distance between the component and the antenna if it is below the line.

إذا كانت هناك هوائيات أخرى تعمل بترددات مماثلة في المنطقة المجاورة ، فقد يتسبب ذلك في فصل الهوائيين ، حيث يؤثر كل منهما على إشعاع الآخر. نوصي بالتخفيف من ذلك عن طريق عزل الهوائيات -10 ديسيبل على الأقل بترددات تصل إلى 1 جيجا هرتز وهوائيات -20 ديسيبل على الأقل عند 20 جيجا هرتز. يمكن القيام بذلك عن طريق ترك مساحة أكبر بين الهوائيات أو بتدويرها بحيث يتم وضعها بزاوية 90 أو 180 درجة بعيدًا عن بعضها البعض.

تصميم خطوط النقل

خطوط النقل هي كبلات التردد الراديوي التي تنقل طاقة التردد اللاسلكي من وإلى الهوائي لنقل الإشارات إلى الراديو. يجب تصميم خطوط الإرسال لتكون 50 ، وإلا فإنها قد تعكس الإشارات مرة أخرى إلى الراديو وتتسبب في انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) ، مما قد يجعل أجهزة استقبال الراديو بلا معنى. يتم قياس الانعكاس على أنه نسبة الموجة الدائمة للجهد (VSWR). A good PCB design will exhibit suitable VSWR measurements that can be taken when testing the antenna.

نوصي بالتصميم الدقيق لخطوط النقل. أولاً ، يجب أن يكون خط النقل مستقيماً ، لأنه إذا كان به زوايا أو منحنيات ، فقد يتسبب في خسائر. من خلال وضع الثقوب بالتساوي على جانبي السلك ، يمكن الحفاظ على خسائر الضوضاء والإشارة التي قد تؤثر على أداء الهوائي عند مستوى منخفض ، حيث يمكن تحسين الأداء عن طريق عزل الضوضاء المنتشرة على طول الأسلاك المجاورة أو طبقات الأرض.

قد تتسبب خطوط النقل الرفيعة في خسائر أكبر. يُستخدم مكون مطابقة التردد الراديوي وعرض خط النقل لضبط الهوائي ليعمل بمقاومة مميزة تبلغ 50. يؤثر حجم خط النقل على الأداء ، ويجب أن يكون خط النقل قصيرًا قدر الإمكان للحصول على أداء هوائي جيد.

كيف تحصل على أداء أفضل؟

إذا سمحت بمستوى التأريض الصحيح ووضعت الهوائي في وضع جيد جدًا ، فستحصل على بداية جيدة ، ولكن هناك الكثير الذي يمكنك القيام به لتحسين أداء الهوائي. يمكنك استخدام شبكة مطابقة لضبط الهوائي – سيعوض ذلك إلى حد ما عن أي عوامل قد تؤثر على أداء الهوائي.

المكون الرئيسي للتردد اللاسلكي هو الهوائي الذي يطابق الشبكة ومخرج التردد اللاسلكي الخاص بها. يعمل التكوين الذي يضع هذه المكونات في مكان قريب على تقليل فقد الإشارة إلى الحد الأدنى. وبالمثل ، إذا كان تصميمك يتضمن شبكة مطابقة ، فسيؤدي الهوائي أداءً جيدًا إذا كان طول الأسلاك الخاص به يطابق ذلك المحدد في مواصفات منتج الشركة المصنعة.

قد يختلف الغلاف حول PCB أيضًا. لا يمكن أن تنتقل إشارات الهوائي عبر المعدن ، لذا فإن وضع الهوائي في غلاف معدني أو مبيت بخصائص معدنية لن ينجح.

كن حذرًا أيضًا عند وضع الهوائيات بالقرب من الأسطح البلاستيكية ، فقد يتسبب ذلك في تلف كبير في أداء الهوائي. بعض المواد البلاستيكية (على سبيل المثال ، النايلون المملوء بالألياف الزجاجية) ضائعة ويمكن أن تتحلل في إشارة التردد اللاسلكي الخاصة بـ ANTENNA. يحتوي البلاستيك على ثابت عازل أعلى من الهواء ، مما قد يؤثر بشكل خطير على الإشارة. هذا يعني أن الهوائي سيسجل ثابتًا عازلًا أعلى ، مما يزيد من الطول الكهربائي للهوائي ويقلل من تردد إشعاع الهوائي.