Οι κεραίες είναι ευαίσθητες στο περιβάλλον τους. Επομένως, όταν υπάρχει μια κεραία στο PCB, η διάταξη σχεδίασης θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη τις απαιτήσεις της κεραίας, καθώς αυτό μπορεί να επηρεάσει σε μεγάλο βαθμό την ασύρματη απόδοση της συσκευής. Θα πρέπει να δίνεται μεγάλη προσοχή κατά την ενσωμάτωση κεραιών σε νέα σχέδια. Ακόμη και το υλικό, ο αριθμός των στρωμάτων και το πάχος του PCB μπορούν να επηρεάσουν την απόδοση της κεραίας.

Τοποθετήστε την κεραία για να βελτιώσετε την απόδοση

Οι κεραίες λειτουργούν σε διαφορετικούς τρόπους λειτουργίας και ανάλογα με το πώς ακτινοβολούν μεμονωμένες κεραίες, μπορεί να χρειαστεί να τοποθετηθούν σε συγκεκριμένες θέσεις – κατά μήκος της μικρής πλευράς, της μεγάλης πλευράς ή της γωνίας του PCB.

Γενικά, η γωνία του PCB είναι ένα καλό μέρος για να τοποθετήσετε την κεραία. Αυτό συμβαίνει επειδή η γωνιακή θέση επιτρέπει στην κεραία να έχει κενά σε πέντε χωρικές κατευθύνσεις και η τροφοδοσία της κεραίας βρίσκεται στην έκτη κατεύθυνση

Οι κατασκευαστές κεραιών προσφέρουν επιλογές σχεδίασης κεραίας για διαφορετικές θέσεις, έτσι ώστε οι σχεδιαστές προϊόντων να μπορούν να επιλέξουν την κεραία που ταιριάζει καλύτερα στη διάταξή τους. Συνήθως, το φύλλο δεδομένων του κατασκευαστή δείχνει ένα σχέδιο αναφοράς που, αν ακολουθηθεί, παρέχει πολύ καλή απόδοση.

Τα σχέδια προϊόντων για 4G και LTE χρησιμοποιούν συνήθως πολλαπλές κεραίες για την κατασκευή συστημάτων MIMO. Σε τέτοια σχέδια, όταν χρησιμοποιούνται πολλές κεραίες ταυτόχρονα, οι κεραίες τοποθετούνται συνήθως σε διαφορετικές γωνίες του PCB

Είναι σημαντικό να μην τοποθετείτε εξαρτήματα στο κοντινό πεδίο κοντά στην κεραία, καθώς μπορεί να επηρεάσουν την απόδοσή της. Επομένως, η προδιαγραφή κεραίας θα καθορίσει το μέγεθος της δεσμευμένης περιοχής, η οποία είναι η περιοχή κοντά και γύρω από την κεραία που πρέπει να διατηρείται μακριά από μεταλλικά αντικείμενα. Αυτό θα ισχύει για κάθε στρώμα στο PCB. Επιπλέον, μην τοποθετείτε εξαρτήματα ή ακόμα και βίδες σε αυτή την περιοχή σε κανένα στρώμα της σανίδας.

Η κεραία ακτινοβολεί στο επίπεδο γείωσης και το επίπεδο γείωσης σχετίζεται με τη συχνότητα με την οποία λειτουργεί η κεραία. Επομένως, είναι επείγον να παρέχετε το σωστό μέγεθος και χώρο για το επίπεδο γείωσης της επιλεγμένης κεραίας.

Επίπεδο εδάφους

Το μέγεθος του επιπέδου γείωσης θα πρέπει επίσης να λαμβάνει υπόψη τυχόν καλώδια που χρησιμοποιούνται για την επικοινωνία με τη συσκευή και τις μπαταρίες ή τα καλώδια τροφοδοσίας που χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία της συσκευής. Εάν το επίπεδο γείωσης έχει το σωστό μέγεθος, βεβαιωθείτε ότι τα καλώδια και οι μπαταρίες που είναι συνδεδεμένα στη συσκευή έχουν μικρότερη επίδραση στην κεραία

Ορισμένες κεραίες σχετίζονται με το επίπεδο γείωσης, πράγμα που σημαίνει ότι το ίδιο το PCB γίνεται το τμήμα γείωσης της κεραίας για την εξισορρόπηση του ρεύματος της κεραίας και το κάτω στρώμα του PCB μπορεί να επηρεάσει την απόδοση της κεραίας. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι σημαντικό να μην τοποθετείτε μπαταρίες ή LCD κοντά στην κεραία.

Το φύλλο δεδομένων του κατασκευαστή θα πρέπει πάντα να προσδιορίζει εάν η κεραία απαιτεί ακτινοβολία επιπέδου γείωσης και, εάν ναι, το μέγεθος του απαιτούμενου επιπέδου γείωσης. Αυτό μπορεί να σημαίνει ότι το κενό πρέπει να περιβάλλει την κεραία.

Κοντά σε άλλα εξαρτήματα PCB

Είναι σημαντικό να κρατάτε την κεραία μακριά από άλλα εξαρτήματα που ενδέχεται να επηρεάσουν τον τρόπο με τον οποίο ακτινοβολεί η κεραία. Ένα πράγμα που πρέπει να προσέξετε είναι οι μπαταρίες? Μεταλλικά εξαρτήματα LCD, όπως υποδοχές USB, HDMI και Ethernet. Και θορυβώδη ή υψηλής ταχύτητας εξαρτήματα μεταγωγής που σχετίζονται με τροφοδοτικά μεταγωγής.

Η ιδανική απόσταση μεταξύ μιας κεραίας και ενός άλλου στοιχείου ποικίλλει ανάλογα με το ύψος του εξαρτήματος. Γενικά, εάν μια γραμμή χαράσσεται σε γωνία 8 μοιρών στο κάτω μέρος της κεραίας, η ασφαλής απόσταση μεταξύ του στοιχείου και της κεραίας, εάν είναι κάτω από τη γραμμή.

Εάν υπάρχουν άλλες κεραίες που λειτουργούν σε παρόμοιες συχνότητες στη γύρω περιοχή, μπορεί να προκαλέσει αποσυντονισμό των δύο κεραιών, καθώς επηρεάζουν η μία την ακτινοβολία της άλλης. Συνιστούμε να μετριαστεί αυτό με την απομόνωση κεραιών τουλάχιστον -10 dB σε συχνότητες έως 1 GHz και τουλάχιστον -20 dB κεραιών στα 20 GHz. Αυτό μπορεί να γίνει αφήνοντας περισσότερο χώρο μεταξύ των κεραιών ή περιστρέφοντάς τες έτσι ώστε να τοποθετούνται σε απόσταση 90 ή 180 μοιρών μεταξύ τους.

Σχεδιασμός γραμμών μεταφοράς

Οι γραμμές μετάδοσης είναι καλώδια rf που μεταδίδουν ενέργεια ραδιοσυχνοτήτων προς και από την κεραία για τη μετάδοση σημάτων στο ραδιόφωνο. Οι γραμμές μετάδοσης πρέπει να σχεδιάζονται ώστε να είναι 50, διαφορετικά μπορεί να αντανακλούν σήματα πίσω στο ραδιόφωνο και να προκαλέσουν πτώση του λόγου σήματος προς θόρυβο (SNR), κάτι που μπορεί να καταστήσει τους ραδιοφωνικούς δέκτες χωρίς νόημα. Η ανάκλαση μετριέται ως λόγος στάσιμου κύματος τάσης (VSWR). Ένας καλός σχεδιασμός PCB θα δείξει κατάλληλες μετρήσεις VSWR που μπορούν να ληφθούν κατά τη δοκιμή της κεραίας.

Συνιστούμε προσεκτικό σχεδιασμό των γραμμών μεταφοράς. Πρώτον, η γραμμή μετάδοσης πρέπει να είναι ευθεία, γιατί αν έχει γωνίες ή στροφές, μπορεί να προκαλέσει απώλειες. Τοποθετώντας τις διατρήσεις ομοιόμορφα και στις δύο πλευρές του καλωδίου, οι απώλειες θορύβου και σήματος που μπορεί να επηρεάσουν την απόδοση της κεραίας μπορούν να διατηρηθούν σε χαμηλό επίπεδο, καθώς η απόδοση μπορεί να βελτιωθεί με την απομόνωση του θορύβου που διαδίδεται κατά μήκος των κοντινών καλωδίων ή των στρωμάτων γείωσης.

Οι λεπτότερες γραμμές μεταφοράς ενδέχεται να προκαλέσουν μεγαλύτερες απώλειες. Το εξάρτημα προσαρμογής RF και το πλάτος της γραμμής μετάδοσης χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση της κεραίας ώστε να λειτουργεί σε μια χαρακτηριστική αντίσταση 50 ω. Το μέγεθος της γραμμής μετάδοσης επηρεάζει την απόδοση και η γραμμή μετάδοσης πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο σύντομη για καλή απόδοση κεραίας.

Πώς να έχετε καλύτερη απόδοση;

Εάν επιτρέψετε το σωστό επίπεδο γείωσης και τοποθετήσετε την κεραία σε πολύ καλή θέση, έχετε μια καλή αρχή, αλλά υπάρχουν πολλά περισσότερα που μπορείτε να κάνετε για να βελτιώσετε την απόδοση της κεραίας. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα αντίστοιχο δίκτυο για να συντονίσετε την κεραία – αυτό θα αντισταθμίσει σε κάποιο βαθμό τυχόν παράγοντες που μπορεί να επηρεάσουν την απόδοση της κεραίας.

Το βασικό στοιχείο RF είναι η κεραία, η οποία ταιριάζει με το δίκτυο και την έξοδο RF του. Μια διαμόρφωση που τοποθετεί αυτά τα εξαρτήματα κοντά ελαχιστοποιεί την απώλεια σήματος. Ομοίως, εάν το σχέδιό σας περιλαμβάνει ένα αντίστοιχο δίκτυο, η κεραία θα έχει πολύ καλή απόδοση εάν το μήκος της καλωδίωσης ταιριάζει με αυτό που καθορίζεται στις προδιαγραφές προϊόντος του κατασκευαστή.

Το περίβλημα γύρω από το PCB μπορεί επίσης να διαφέρει. Τα σήματα της κεραίας δεν μπορούν να διασχίσουν το μέταλλο, επομένως η τοποθέτηση μιας κεραίας σε μεταλλικό περίβλημα ή περίβλημα με μεταλλικές ιδιότητες δεν θα είναι επιτυχής.

Επίσης, να είστε προσεκτικοί όταν τοποθετείτε κεραίες κοντά σε πλαστικές επιφάνειες, καθώς αυτό μπορεί να προκαλέσει σημαντική ζημιά στην απόδοση της κεραίας. Μερικά πλαστικά (για παράδειγμα, νάιλον με υαλοβάμβακα) έχουν απώλειες και μπορεί να διασπαστούν στο σήμα ραδιοσυχνοτήτων της ΑΝΤΕΝΝΑ. Το πλαστικό έχει υψηλότερη διηλεκτρική σταθερά από τον αέρα, η οποία μπορεί να επηρεάσει σοβαρά το σήμα. Αυτό σημαίνει ότι η κεραία θα καταγράψει υψηλότερη διηλεκτρική σταθερά, αυξάνοντας το ηλεκτρικό μήκος της κεραίας και μειώνοντας τη συχνότητα της ακτινοβολίας της κεραίας.