Les antenes són sensibles al seu entorn. Per tant, quan hi ha una antena al PCB, la disposició del disseny hauria de tenir en compte els requisits de l’antena, ja que això pot afectar molt el rendiment sense fil del dispositiu. S’ha de tenir molta cura a l’hora d’integrar antenes en nous dissenys. Fins i tot el material, el nombre de capes i el gruix de la PCB poden afectar el rendiment de l’antena.

Col·loqueu l’antena per millorar el rendiment

Les antenes funcionen en diferents modes i, depenent de com s’irradien les antenes individuals, és possible que s’hagin de col·locar en posicions específiques: al costat curt, al costat llarg o a la cantonada de la PCB.

En general, la cantonada de la PCB és un bon lloc per col·locar l’antena. Això es deu al fet que la posició de la cantonada permet que l’antena tingui espais en cinc direccions espacials i l’alimentació de l’antena es troba en la sisena direcció.

Els fabricants d’antenes ofereixen opcions de disseny d’antenes per a diferents posicions, de manera que els dissenyadors de productes poden triar l’antena que millor s’adapti a la seva disposició. Normalment, el full de dades del fabricant mostra un disseny de referència que, si es segueix, proporciona un rendiment molt bo.

Els dissenys de productes per a 4G i LTE solen utilitzar diverses antenes per construir sistemes MIMO. En aquests dissenys, quan s’utilitzen diverses antenes al mateix temps, les antenes solen col·locar-se a diferents cantonades de la PCB.

És important no col·locar cap component al camp proper a prop de l’antena, ja que poden interferir amb el seu rendiment. Per tant, l’especificació de l’antena especificarà la mida de l’àrea reservada, que és l’àrea propera i al voltant de l’antena que s’ha de mantenir lluny dels objectes metàl·lics. Això s’aplicarà a cada capa del PCB. A més, no col·loqueu cap components ni instal·leu cargols en aquesta zona a cap capa del tauler.

L’antena irradia cap al pla de terra i el pla de terra està relacionat amb la freqüència amb què funciona l’antena. Per tant, és urgent proporcionar la mida i l’espai correctes per al pla de terra de l’antena seleccionada.

Plànol de terra

La mida del pla de terra també ha de tenir en compte els cables utilitzats per comunicar-se amb el dispositiu i les bateries o els cables d’alimentació utilitzats per alimentar el dispositiu. Si el pla de terra té la mida adequada, assegureu-vos que els cables i les bateries connectats al dispositiu tinguin un impacte menor a l’antena

Algunes antenes estan relacionades amb el pla de connexió a terra, el que significa que el propi PCB es converteix en la part de connexió a terra de l’antena per equilibrar el corrent de l’antena i la capa inferior del PCB pot afectar el rendiment de l’antena. En aquest cas, és important no col·locar bateries o LCD a prop de l’antena.

El full de dades del fabricant sempre ha d’especificar si l’antena requereix radiació del pla de posada a terra i, si és així, la mida del pla de terra requerida. Això pot significar que l’àrea del buit hauria d’envoltar l’antena.

A prop d’altres components de PCB

És crucial mantenir l’antena allunyada d’altres components que puguin interferir amb la forma en què s’irradia l’antena. Una cosa a tenir en compte són les bateries; Components metàl·lics LCD, com ara connectors USB, HDMI i Ethernet; I components de commutació sorollosos o d’alta velocitat relacionats amb fonts d’alimentació de commutació.

La distància ideal entre una antena i un altre component varia segons l’alçada del component. En general, si es dibuixa una línia en un angle de 8 graus a la part inferior de l’antena, la distància de seguretat entre el component i l’antena si està per sota de la línia.

Si hi ha altres antenes que funcionen a freqüències similars als voltants, pot provocar que les dues antenes es desentonin, ja que s’afecten mútuament a la radiació de l’altra. Recomanem que això es mitigui aïllant com a mínim antenes de -10 dB a freqüències de fins a 1 GHz i almenys antenes de -20 dB a 20 GHz. Això es pot fer deixant més espai entre les antenes o girant-les de manera que es col·loquin a 90 o 180 graus una de l’altra.

Dissenyar línies de transmissió

Les línies de transmissió són cables de RF que transmeten energia de RF cap a i des de l’antena per transmetre senyals a la ràdio. Les línies de transmissió s’han de dissenyar per ser 50, en cas contrari, poden reflectir els senyals a la ràdio i provocar una caiguda de la relació senyal-soroll (SNR), que pot deixar sense sentit els receptors de ràdio. La reflexió es mesura com a relació d’ona estacionària de tensió (VSWR). Un bon disseny de PCB mostrarà mesures VSWR adequades que es poden prendre en provar l’antena.

Recomanem un disseny acurat de les línies de transmissió. En primer lloc, la línia de transmissió ha de ser recta, perquè si té cantonades o revolts, pot provocar pèrdues. En col·locar perforacions uniformement a banda i banda del cable, les pèrdues de soroll i senyal que poden afectar el rendiment de l’antena es poden mantenir a un nivell baix, ja que el rendiment es pot millorar aïllant el soroll que es propaga al llarg dels cables o capes de terra properes.

Les línies de transmissió més primes poden provocar pèrdues més grans. El component de concordança de RF i l’amplada de la línia de transmissió s’utilitzen per ajustar l’antena perquè funcioni a una impedància característica de 50 ω. La mida de la línia de transmissió afecta el rendiment i la línia de transmissió ha de ser el més curta possible per a un bon rendiment de l’antena.

Com aconseguir un millor rendiment?

Si permeteu el pla de posada a terra adequat i col·loqueu l’antena en una posició molt bona, teniu un bon començament, però podeu fer molt més per millorar el rendiment de l’antena. Podeu utilitzar una xarxa coincident per sintonitzar l’antena; això compensarà en certa mesura qualsevol factor que pugui afectar el rendiment de l’antena.

El component clau de RF és l’antena, que coincideix amb la xarxa i la seva sortida de RF. Una configuració que col·loca aquests components a prop minimitza la pèrdua de senyal. De la mateixa manera, si el vostre disseny inclou una xarxa coincident, l’antena funcionarà molt bé si la seva longitud de cablejat coincideix amb l’especificada a les especificacions del producte del fabricant.

La carcassa al voltant del PCB també pot variar. Els senyals de l’antena no poden viatjar a través del metall, de manera que col·locar una antena en una carcassa metàl·lica o una carcassa amb propietats metàl·liques no tindrà èxit.

A més, aneu amb compte quan col·loqueu les antenes a prop de superfícies de plàstic, ja que això pot causar danys importants al rendiment de l’antena. Alguns plàstics (per exemple, niló farcit de fibra de vidre) tenen pèrdues i poden decaure en el senyal de RF de l’ANTENA. El plàstic té una constant dielèctrica més alta que l’aire, que pot afectar greument el senyal. Això significa que l’antena registrarà una constant dielèctrica més alta, augmentant la longitud elèctrica de l’antena i reduint la freqüència de la radiació de l’antena.