안테나는 주변 환경에 민감합니다. 따라서 안테나가 있는 경우 PCB, 설계 레이아웃은 안테나 요구 사항을 고려해야 합니다. 이는 장치의 무선 성능에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문입니다. 안테나를 새로운 디자인에 통합할 때는 세심한 주의를 기울여야 합니다. PCB의 재질, 레이어 수 및 두께도 안테나 성능에 영향을 줄 수 있습니다.

성능 향상을 위해 안테나 배치

안테나는 다양한 모드에서 작동하며 개별 안테나가 방사하는 방식에 따라 PCB의 짧은 쪽, 긴 쪽 또는 모서리를 따라 특정 위치에 배치해야 할 수도 있습니다.

일반적으로 PCB의 모서리는 안테나를 배치하기에 좋은 위치입니다. 이는 모서리 위치가 안테나가 XNUMX개의 공간 방향으로 간격을 갖도록 하고 안테나 피드가 XNUMX번째 방향에 위치하기 때문입니다.

안테나 제조업체는 다양한 위치에 대한 안테나 설계 옵션을 제공하므로 제품 설계자는 레이아웃에 가장 적합한 안테나를 선택할 수 있습니다. 일반적으로 제조업체의 데이터 시트에는 참조 설계가 표시되어 있으며 이를 따를 경우 매우 우수한 성능을 제공합니다.

4G 및 LTE용 제품 설계는 일반적으로 다중 안테나를 사용하여 MIMO 시스템을 구축합니다. 이러한 설계에서 여러 안테나를 동시에 사용하는 경우 안테나는 일반적으로 PCB의 다른 모서리에 배치됩니다.

성능을 방해할 수 있으므로 안테나 근처의 근거리 필드에 구성 요소를 두지 않는 것이 중요합니다. 따라서 안테나 사양은 금속 물체로부터 멀리 떨어져 있어야 하는 안테나 주변 및 주변 영역인 예비 영역의 크기를 지정합니다. 이것은 PCB의 각 레이어에 적용됩니다. 또한 보드의 어떤 층에서도 이 영역에 구성 요소를 배치하거나 나사를 설치하지 마십시오.

안테나는 접지면으로 방사되며 접지면은 안테나가 작동하는 주파수와 관련이 있습니다. 따라서 선택한 안테나의 접지면에 대해 정확한 크기와 공간을 제공하는 것이 시급합니다.

접지면

접지면의 크기는 장치와 통신하는 데 사용되는 모든 전선과 장치에 전원을 공급하는 데 사용되는 배터리 또는 전원 코드도 고려해야 합니다. 접지면의 크기가 올바른 경우 장치에 연결된 케이블과 배터리가 안테나에 미치는 영향이 적은지 확인하십시오.

일부 안테나는 접지면과 관련되어 있습니다. 즉, PCB 자체가 안테나 전류의 균형을 맞추기 위해 안테나의 접지 부분이 되며 PCB의 하위 레이어가 안테나 성능에 영향을 줄 수 있습니다. 이 경우 안테나 근처에 배터리나 LCD를 두지 않는 것이 중요합니다.

제조업체의 데이터 시트는 안테나에 접지면 복사가 필요한지 여부와 필요한 경우 접지면의 크기를 항상 지정해야 합니다. 이것은 갭 영역이 안테나를 둘러싸야 함을 의미할 수 있습니다.

다른 PCB 구성 요소에 가깝습니다.

안테나가 방사되는 방식을 방해할 수 있는 다른 구성 요소에서 안테나를 멀리 유지하는 것이 중요합니다. 주의해야 할 한 가지는 배터리입니다. USB, HDMI 및 이더넷 커넥터와 같은 LCD 금속 부품; 그리고 스위칭 전원 공급 장치와 관련된 노이즈 또는 고속 스위칭 부품.

안테나와 다른 부품 사이의 이상적인 거리는 부품의 높이에 따라 다릅니다. 일반적으로 안테나 밑면에 8도 각도로 선을 긋는 경우, 선 아래에 있는 경우 부품과 안테나 사이의 안전거리입니다.

주변에 유사한 주파수에서 작동하는 다른 안테나가 있는 경우 서로의 방사에 영향을 미치므로 두 안테나가 디튠될 수 있습니다. 최대 10GHz의 주파수에서 최소 -1dB 안테나를 격리하고 20GHz에서 최소 -20dB 안테나를 격리하여 이 문제를 완화하는 것이 좋습니다. 안테나 사이에 더 많은 공간을 두거나 안테나를 회전하여 서로 90도 또는 180도 떨어져 배치함으로써 이를 수행할 수 있습니다.

전송선 설계

전송 라인은 무선으로 신호를 전송하기 위해 안테나와 RF 에너지를 송수신하는 rf 케이블입니다. 전송 라인은 50으로 설계해야 합니다. 그렇지 않으면 신호를 무선으로 다시 반사하고 신호 대 잡음비(SNR)를 떨어뜨려 무선 수신기를 무의미하게 만들 수 있습니다. 반사는 전압 정재파 비율(VSWR)로 측정됩니다. 좋은 PCB 설계는 안테나를 테스트할 때 취할 수 있는 적절한 VSWR 측정을 나타냅니다.

전송선로를 신중하게 설계할 것을 권장합니다. 첫째, 송전선로가 직선이어야 한다. 모서리나 굴곡이 있으면 손실이 발생할 수 있기 때문이다. 와이어의 양쪽에 구멍을 고르게 배치함으로써 안테나 성능에 영향을 미칠 수 있는 노이즈 및 신호 손실을 낮은 수준으로 유지할 수 있습니다. 근처의 와이어 또는 접지 레이어를 따라 전파되는 노이즈를 격리하여 성능을 향상시킬 수 있기 때문입니다.

더 얇은 전송선은 더 큰 손실을 유발할 수 있습니다. RF 정합 성분과 전송선로의 폭은 50 ω의 특성 임피던스에서 동작하도록 안테나를 조정하는 데 사용됩니다. 전송선로의 크기는 성능에 영향을 미치며, 안테나 성능을 좋게 하려면 전송선로를 최대한 짧게 해야 한다.

더 나은 성능을 얻으려면?

올바른 접지면을 허용하고 안테나를 매우 좋은 위치에 배치하면 좋은 시작을 알 수 있지만 안테나 성능을 향상시키기 위해 할 수 있는 일이 훨씬 더 많습니다. 일치하는 네트워크를 사용하여 안테나를 조정할 수 있습니다. 이렇게 하면 안테나 성능에 영향을 줄 수 있는 모든 요인을 어느 정도 보상할 수 있습니다.

주요 RF 구성 요소는 네트워크 및 RF 출력과 일치하는 안테나입니다. 이러한 구성 요소를 가까이에 배치하는 구성은 신호 손실을 최소화합니다. 마찬가지로 설계에 일치하는 네트워크가 포함된 경우 배선 길이가 제조업체의 제품 사양에 지정된 길이와 일치하면 안테나가 매우 잘 작동합니다.

PCB 주변의 케이스도 다를 수 있습니다. 안테나 신호는 금속을 통과할 수 없으므로 금속 하우징이나 금속 속성을 가진 하우징에 안테나를 배치하면 성공하지 못합니다.

또한 안테나를 플라스틱 표면 근처에 놓을 때는 안테나 성능에 심각한 손상을 줄 수 있으므로 주의하십시오. 일부 플라스틱(예: 유리 섬유로 채워진 나일론)은 손실이 있으며 안테나의 RF 신호로 감쇠할 수 있습니다. 플라스틱은 공기보다 유전 상수가 높기 때문에 신호에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 이것은 안테나가 더 높은 유전 상수를 기록하여 안테나의 전기적 길이를 늘리고 안테나 방사의 주파수를 줄임을 의미합니다.