Antennes zijn gevoelig voor hun omgeving. Daarom, wanneer er een antenne op de PCB, moet de ontwerplay-out rekening houden met de antennevereisten, omdat dit de draadloze prestaties van het apparaat sterk kan beïnvloeden. Bij het integreren van antennes in nieuwe ontwerpen moet grote voorzichtigheid worden betracht. Zelfs het materiaal, het aantal lagen en de dikte van de PCB kunnen de prestaties van de antenne beïnvloeden.

Plaats de antenne om de prestaties te verbeteren

Antennes werken in verschillende modi en afhankelijk van hoe individuele antennes uitstralen, moeten ze mogelijk in specifieke posities worden geplaatst – langs de korte zijde, lange zijde of hoek van de printplaat.

Over het algemeen is de hoek van de print een goede plek om de antenne te plaatsen. Dit komt omdat de hoekpositie ervoor zorgt dat de antenne gaten heeft in vijf ruimtelijke richtingen en de antennevoeding zich in de zesde richting bevindt

Antennefabrikanten bieden antenne-ontwerpopties voor verschillende posities, zodat productontwerpers de antenne kunnen kiezen die het beste bij hun lay-out past. Meestal toont het gegevensblad van de fabrikant een referentieontwerp dat, indien gevolgd, zeer goede prestaties levert.

Productontwerpen voor 4G en LTE gebruiken doorgaans meerdere antennes om MIMO-systemen te bouwen. In dergelijke ontwerpen, wanneer meerdere antennes tegelijkertijd worden gebruikt, worden de antennes meestal op verschillende hoeken van de printplaat geplaatst

Het is belangrijk om geen componenten in het nabije veld in de buurt van de antenne te plaatsen, omdat deze de prestaties kunnen verstoren. Daarom specificeert de antennespecificatie de grootte van het gereserveerde gebied, dat is het gebied nabij en rond de antenne dat uit de buurt van metalen voorwerpen moet worden gehouden. Dit geldt voor elke laag in de printplaat. Plaats bovendien geen componenten of installeer zelfs geen schroeven in dit gebied op een laag van het bord.

De antenne straalt naar het grondvlak en het grondvlak is gerelateerd aan de frequentie waarop de antenne werkt. Daarom is het dringend noodzakelijk om de juiste maat en ruimte te bieden voor het grondvlak van de geselecteerde antenne.

Grondvlak

De grootte van het grondvlak moet ook rekening houden met eventuele draden die worden gebruikt om met het apparaat te communiceren en de batterijen of netsnoeren die worden gebruikt om het apparaat van stroom te voorzien. Als het aardingsvlak de juiste maat heeft, zorg er dan voor dat kabels en batterijen die op het apparaat zijn aangesloten minder impact hebben op de antenne

Sommige antennes zijn gerelateerd aan het aardingsvlak, wat betekent dat de PCB zelf het aardingsdeel van de antenne wordt om de antennestroom in evenwicht te brengen, en de onderste laag van de PCB kan de prestaties van de antenne beïnvloeden. In dit geval is het belangrijk om geen batterijen of LCD’s in de buurt van de antenne te plaatsen.

Op het gegevensblad van de fabrikant moet altijd worden vermeld of de antenne straling van het aardingsvlak vereist en, zo ja, de grootte van het vereiste aardingsvlak. Dit kan betekenen dat het spleetgebied de antenne moet omringen.

Dicht bij andere PCB-componenten

Het is van cruciaal belang om de antenne uit de buurt te houden van andere componenten die de manier waarop de antenne uitstraalt zouden kunnen verstoren. Een ding om op te letten zijn batterijen; LCD metalen componenten, zoals USB-, HDMI- en Ethernet-connectoren; En luidruchtige of snelle schakelcomponenten met betrekking tot schakelende voedingen.

De ideale afstand tussen een antenne en een ander onderdeel is afhankelijk van de hoogte van het onderdeel. In het algemeen geldt dat als een lijn wordt getrokken in een hoek van 8 graden ten opzichte van de onderkant van de antenne, de veilige afstand tussen het onderdeel en de antenne als deze zich onder de lijn bevindt.

Als er andere antennes in de buurt zijn die op vergelijkbare frequenties werken, kan dit ertoe leiden dat de twee antennes worden ontstemd, omdat ze elkaars straling beïnvloeden. We raden aan om dit te verhelpen door ten minste -10 dB antennes te isoleren bij frequenties tot 1 GHz en ten minste -20 dB antennes bij 20 GHz. Dit kan door meer ruimte tussen de antennes te laten of door ze zo te draaien dat ze 90 of 180 graden uit elkaar staan.

Ontwerp transmissielijnen

Transmissielijnen zijn RF-kabels die RF-energie van en naar de antenne verzenden om signalen naar de radio te verzenden. Transmissielijnen moeten worden ontworpen om 50 te zijn, anders kunnen ze signalen terugkaatsen naar de radio en een daling van de signaal-ruisverhouding (SNR) veroorzaken, waardoor radio-ontvangers zinloos kunnen worden. Reflectie wordt gemeten als spanning staande golfverhouding (VSWR). Een goed PCB-ontwerp zal geschikte VSWR-metingen vertonen die kunnen worden genomen bij het testen van de antenne.

We raden een zorgvuldig ontwerp van transmissielijnen aan. Ten eerste moet de transmissielijn recht zijn, want als deze hoeken of bochten heeft, kan deze verliezen veroorzaken. Door de perforaties gelijkmatig aan beide zijden van de draad te plaatsen, kunnen ruis- en signaalverliezen die de prestaties van de antenne kunnen beïnvloeden, op een laag niveau worden gehouden, aangezien de prestaties kunnen worden verbeterd door ruis te isoleren die zich voortplant langs nabijgelegen draden of grondlagen.

Dunnere transmissielijnen kunnen grotere verliezen veroorzaken. De RF-aanpassingscomponent en de breedte van de transmissielijn worden gebruikt om de antenne aan te passen om te werken met een karakteristieke impedantie van 50 ω. De grootte van de transmissielijn is van invloed op de prestaties en de transmissielijn moet zo kort mogelijk zijn voor goede antenneprestaties.

Hoe krijg je betere prestaties?

Als je het juiste aardingsvlak toestaat en de antenne in een zeer goede positie plaatst, heb je een goed begin, maar er is nog veel meer dat je kunt doen om de prestaties van de antenne te verbeteren. U kunt een aangepast netwerk gebruiken om de antenne af te stemmen – dit compenseert tot op zekere hoogte alle factoren die de prestaties van de antenne kunnen beïnvloeden.

De belangrijkste RF-component is de antenne, die overeenkomt met het netwerk en de RF-uitgang. Een configuratie die deze componenten dichtbij plaatst, minimaliseert signaalverlies. Evenzo, als uw ontwerp een passend netwerk bevat, zal de antenne zeer goed presteren als de bedradingslengte overeenkomt met die in de productspecificaties van de fabrikant.

De behuizing rond de printplaat kan ook variëren. Antennesignalen kunnen niet door metaal gaan, dus het plaatsen van een antenne in een metalen behuizing of behuizing met metalen eigenschappen zal niet lukken.

Wees ook voorzichtig bij het plaatsen van antennes in de buurt van plastic oppervlakken, aangezien dit aanzienlijke schade aan de prestaties van de antenne kan veroorzaken. Sommige kunststoffen (bijvoorbeeld met glasvezel gevuld nylon) zijn verliesgevend en kunnen in het RF-signaal van de ANTENNE vervallen. Kunststof heeft een hogere diëlektrische constante dan lucht, wat het signaal ernstig kan beïnvloeden. Dit betekent dat de antenne een hogere diëlektrische constante zal opnemen, waardoor de elektrische lengte van de antenne toeneemt en de frequentie van antennestraling wordt verminderd.