Las antenas son sensibles a su entorno. Por lo tanto, cuando hay una antena en el PCB, el diseño del diseño debe tener en cuenta los requisitos de la antena, ya que esto puede afectar en gran medida el rendimiento inalámbrico del dispositivo. Se debe tener mucho cuidado al integrar antenas en nuevos diseños. Incluso el material, el número de capas y el grosor de la PCB pueden afectar el rendimiento de la antena.

Coloque la antena para mejorar el rendimiento

Las antenas funcionan en diferentes modos y, dependiendo de cómo irradian las antenas individuales, es posible que deban colocarse en posiciones específicas, a lo largo del lado corto, el lado largo o la esquina de la PCB.

En general, la esquina del PCB es un buen lugar para colocar la antena. Esto se debe a que la posición de la esquina permite que la antena tenga espacios en cinco direcciones espaciales, y la alimentación de la antena se ubica en la sexta dirección.

Los fabricantes de antenas ofrecen opciones de diseño de antenas para diferentes posiciones, por lo que los diseñadores de productos pueden elegir la antena que mejor se adapte a su diseño. Normalmente, la hoja de datos del fabricante muestra un diseño de referencia que, si se sigue, proporciona muy buen rendimiento.

Los diseños de productos para 4G y LTE suelen utilizar varias antenas para construir sistemas MIMO. En tales diseños, cuando se usan múltiples antenas al mismo tiempo, las antenas generalmente se colocan en diferentes esquinas de la PCB

Es importante no colocar ningún componente en el campo cercano cerca de la antena, ya que pueden interferir con su rendimiento. Por lo tanto, la especificación de la antena especificará el tamaño del área reservada, que es el área cerca y alrededor de la antena que debe mantenerse alejada de objetos metálicos. Esto se aplicará a cada capa de la PCB. Además, no coloque ningún componente ni instale tornillos en esta área en ninguna capa de la placa.

La antena irradia al plano de tierra y el plano de tierra está relacionado con la frecuencia a la que opera la antena. Por lo tanto, es urgente proporcionar el tamaño y el espacio correctos para el plano de tierra de la antena seleccionada.

Plano terrestre

El tamaño del plano de tierra también debe tener en cuenta los cables utilizados para comunicarse con el dispositivo y las baterías o cables de alimentación utilizados para alimentar el dispositivo. Si el plano de conexión a tierra es del tamaño correcto, asegúrese de que los cables y las baterías conectados al dispositivo tengan menos impacto en la antena.

Algunas antenas están relacionadas con el plano de conexión a tierra, lo que significa que la propia PCB se convierte en la parte de conexión a tierra de la antena para equilibrar la corriente de la antena, y la capa inferior de la PCB puede afectar el rendimiento de la antena. En este caso, es importante no colocar baterías o LCDS cerca de la antena.

La hoja de datos del fabricante siempre debe especificar si la antena requiere radiación del plano de puesta a tierra y, de ser así, el tamaño del plano de puesta a tierra requerido. Esto puede significar que el área del espacio debe rodear la antena.

Cerca de otros componentes de PCB

Es fundamental mantener la antena alejada de otros componentes que puedan interferir con la forma en que irradia la antena. Una cosa a tener en cuenta son las baterías; Componentes metálicos de LCD, como conectores USB, HDMI y Ethernet; Y componentes de conmutación ruidosos o de alta velocidad relacionados con fuentes de alimentación conmutadas.

La distancia ideal entre una antena y otro componente varía según la altura del componente. En general, si se dibuja una línea en un ángulo de 8 grados con respecto a la parte inferior de la antena, la distancia segura entre el componente y la antena si está por debajo de la línea.

Si hay otras antenas que operan a frecuencias similares en las cercanías, es posible que las dos antenas se desafinen, ya que afectan la radiación de la otra. Recomendamos que esto se mitigue aislando al menos las antenas de -10 dB a frecuencias de hasta 1 GHz y al menos las antenas de -20 dB a 20 GHz. Esto se puede hacer dejando más espacio entre las antenas o girándolas para que queden separadas 90 o 180 grados entre sí.

Diseño de líneas de transmisión

Las líneas de transmisión son cables de radiofrecuencia que transmiten energía de radiofrecuencia hacia y desde la antena para transmitir señales a la radio. Las líneas de transmisión deben diseñarse para que sean 50, de lo contrario, pueden reflejar las señales de regreso a la radio y causar una caída en la relación señal / ruido (SNR), lo que puede hacer que los receptores de radio no tengan sentido. La reflexión se mide como relación de onda estacionaria de voltaje (VSWR). Un buen diseño de PCB exhibirá medidas de VSWR adecuadas que se pueden tomar al probar la antena.

Recomendamos un diseño cuidadoso de las líneas de transmisión. Primero, la línea de transmisión debe ser recta, porque si tiene esquinas o curvas, puede causar pérdidas. Al colocar perforaciones de manera uniforme a ambos lados del cable, el ruido y las pérdidas de señal que pueden afectar el rendimiento de la antena se pueden mantener a un nivel bajo, ya que el rendimiento se puede mejorar al aislar el ruido que se propaga a lo largo de los cables cercanos o las capas de tierra.

Las líneas de transmisión más delgadas pueden causar mayores pérdidas. El componente de adaptación de RF y el ancho de la línea de transmisión se utilizan para ajustar la antena para que funcione con una impedancia característica de 50 ω. El tamaño de la línea de transmisión afecta el rendimiento, y la línea de transmisión debe ser lo más corta posible para un buen rendimiento de la antena.

¿Cómo conseguir un mejor rendimiento?

Si permite el plano de conexión a tierra correcto y coloca la antena en una muy buena posición, ha tenido un buen comienzo, pero hay mucho más que puede hacer para mejorar el rendimiento de la antena. Puede utilizar una red adaptada para sintonizar la antena; esto compensará en cierta medida cualquier factor que pueda afectar el rendimiento de la antena.

El componente de RF clave es la antena, que coincide con la red y su salida de RF. Una configuración que coloca estos componentes cerca minimiza la pérdida de señal. Del mismo modo, si su diseño incluye una red adecuada, la antena funcionará muy bien si la longitud de su cableado coincide con la especificada en las especificaciones del producto del fabricante.

La carcasa alrededor de la PCB también puede variar. Las señales de la antena no pueden viajar a través del metal, por lo que colocar una antena en una carcasa metálica o una carcasa con propiedades metálicas no tendrá éxito.

Además, tenga cuidado al colocar antenas cerca de superficies de plástico, ya que esto puede causar un daño significativo al rendimiento de la antena. Algunos plásticos (por ejemplo, nailon relleno de fibra de vidrio) tienen pérdidas y pueden descomponerse en la señal de RF de la ANTENA. El plástico tiene una constante dieléctrica más alta que el aire, lo que puede afectar gravemente a la señal. Esto significa que la antena registrará una constante dieléctrica más alta, aumentando la longitud eléctrica de la antena y reduciendo la frecuencia de radiación de la antena.