アンテナは周囲に敏感です。 したがって、アンテナがある場合 PCB、設計レイアウトでは、アンテナ要件を考慮に入れる必要があります。これは、デバイスのワイヤレスパフォーマンスに大きな影響を与える可能性があるためです。 アンテナを新しい設計に統合するときは、細心の注意を払う必要があります。 PCBの材質、層数、厚さでさえ、アンテナの性能に影響を与える可能性があります。

アンテナを配置してパフォーマンスを向上させる

アンテナはさまざまなモードで動作し、個々のアンテナの放射方法に応じて、PCBの短辺、長辺、またはコーナーに沿って特定の位置に配置する必要がある場合があります。

一般に、PCBのコーナーはアンテナを配置するのに適した場所です。 これは、コーナー位置によりアンテナがXNUMXつの空間方向にギャップを持ち、アンテナフィードがXNUMX番目の方向に配置されるためです。

アンテナメーカーはさまざまな位置にアンテナ設計オプションを提供しているため、製品設計者は自分のレイアウトに最適なアンテナを選択できます。 通常、製造元のデータシートには、従えば非常に優れたパフォーマンスを提供するリファレンスデザインが示されています。

4GおよびLTEの製品設計では、通常、MIMOシステムを構築するために複数のアンテナを使用します。 このような設計では、複数のアンテナを同時に使用する場合、アンテナは通常、PCBの異なるコーナーに配置されます。

アンテナの性能を妨げる可能性があるため、アンテナの近くの近接場にコンポーネントを配置しないことが重要です。 したがって、アンテナの仕様では、予約領域のサイズを指定します。これは、アンテナの近くおよび周囲の領域であり、金属物体から遠ざける必要があります。 これは、PCBの各レイヤーに適用されます。 さらに、ボードのどの層のこの領域にも、コンポーネントを配置したり、ネジを取り付けたりしないでください。

アンテナはグランドプレーンに放射し、グランドプレーンはアンテナが動作する周波数に関連しています。 したがって、選択したアンテナのグランドプレーンに正しいサイズとスペースを提供することが急務です。

地面

グランドプレーンのサイズは、デバイスとの通信に使用されるワイヤ、およびデバイスに電力を供給するために使用されるバッテリーまたは電源コードも考慮に入れる必要があります。 グランドプレーンのサイズが適切な場合は、デバイスに接続されているケーブルとバッテリーがアンテナに与える影響が少ないことを確認してください

一部のアンテナは接地面に関連しています。つまり、PCB自体がアンテナの接地部分になり、アンテナ電流のバランスを取ります。PCBの下層がアンテナの性能に影響を与える可能性があります。 この場合、アンテナの近くにバッテリーやLCDを配置しないことが重要です。

製造元のデータシートには、アンテナに接地面放射が必要かどうか、必要な場合は必要な接地面のサイズを常に指定する必要があります。 これは、ギャップ領域がアンテナを囲む必要があることを意味する場合があります。

他のPCBコンポーネントに近い

アンテナの放射方法を妨げる可能性のある他のコンポーネントからアンテナを遠ざけることが重要です。 注意すべきことのXNUMXつはバッテリーです。 USB、HDMI、イーサネットコネクタなどのLCD金属コンポーネント。 また、スイッチング電源に関連するノイズの多いまたは高速のスイッチングコンポーネント。

アンテナと別のコンポーネント間の理想的な距離は、コンポーネントの高さによって異なります。 一般に、アンテナの下部に対して8度の角度で線を引く場合、コンポーネントとアンテナが線より下にある場合は、コンポーネントとアンテナの間の安全な距離です。

近くに同様の周波数で動作している他のアンテナがある場合、それらは互いの放射に影響を与えるため、XNUMXつのアンテナがデチューンする可能性があります。 これは、最大10GHzの周波数で少なくとも-1dBのアンテナを分離し、20GHzで少なくとも-20dBのアンテナを分離することによって軽減することをお勧めします。 これは、アンテナ間にさらにスペースを残すか、アンテナを互いに90度または180度離して配置するように回転させることで実行できます。

送電線の設計

伝送ラインは、アンテナとの間でRFエネルギーを送信して無線に信号を送信するRFケーブルです。 伝送線路は50になるように設計する必要があります。そうしないと、信号が無線に反射されて信号対雑音比（SNR）が低下し、無線受信機が無意味になる可能性があります。 反射は、電圧定在波比（VSWR）として測定されます。 優れたPCB設計は、アンテナのテスト時に実行できる適切なVSWR測定値を示します。

伝送線路は慎重に設計することをお勧めします。 まず、伝送線路は真っ直ぐである必要があります。これは、伝送線路に角や曲がりがあると、損失が発生する可能性があるためです。 ワイヤの両側に均等にミシン目を配置することで、アンテナの性能に影響を与える可能性のあるノイズと信号の損失を低く抑えることができます。近くのワイヤまたは接地層に沿って伝播するノイズを分離することで性能を向上させることができます。

送電線が細いと、損失が大きくなる可能性があります。 RFマッチングコンポーネントと伝送ラインの幅は、50ωの特性インピーダンスで動作するようにアンテナを調整するために使用されます。 伝送線路のサイズは性能に影響を与えます。良好なアンテナ性能を得るには、伝送線路をできるだけ短くする必要があります。

パフォーマンスを向上させる方法は？

適切な接地面を許可し、アンテナを非常に適切な位置に配置すれば、良いスタートを切ることができますが、アンテナのパフォーマンスを向上させるためにできることは他にもたくさんあります。 一致したネットワークを使用してアンテナを調整できます。これにより、アンテナのパフォーマンスに影響を与える可能性のある要因がある程度補償されます。

重要なRFコンポーネントはアンテナであり、ネットワークとそのRF出力に一致します。 これらのコンポーネントを近くに配置する構成により、信号損失が最小限に抑えられます。 同様に、設計にマッチングネットワークが含まれている場合、その配線長がメーカーの製品仕様で指定されているものと一致すれば、アンテナは非常に良好に機能します。

PCBの周りのケーシングも異なる場合があります。 アンテナ信号は金属を通過できないため、アンテナを金属製のハウジングまたは金属製のハウジングに配置することはできません。

また、アンテナをプラスチックの表面の近くに配置する場合は、アンテナのパフォーマンスに重大な損傷を与える可能性があるため、注意してください。 一部のプラスチック（たとえば、グラスファイバーを充填したナイロン）は損失が大きく、アンテナのRF信号に減衰する可能性があります。 プラスチックは空気よりも誘電率が高く、信号に深刻な影響を与える可能性があります。 これは、アンテナがより高い誘電率を記録し、アンテナの電気的長さを増加させ、アンテナ放射の周波数を減少させることを意味します。