Antenner er følsomme for omgivelsene. Derfor, når det er en antenne på PCB, bør designoppsettet ta hensyn til antennekravene, da dette i stor grad kan påvirke enhetens trådløse ytelse. Det bør utvises stor forsiktighet ved integrering av antenner i nye design. Selv materialet, antall lag og tykkelsen på PCB kan påvirke ytelsen til antennen.

Plasser antennen for å forbedre ytelsen

Antenner fungerer i forskjellige moduser, og avhengig av hvordan individuelle antenner stråler ut, må de kanskje plasseres i bestemte posisjoner – langs kortsiden, langsiden eller hjørnet av PCB.

Generelt er hjørnet av PCB et godt sted å plassere antennen. Dette er fordi hjørneposisjonen gjør at antennen kan ha hull i fem romlige retninger, og antennematingen er plassert i den sjette retningen

Antenneprodusenter tilbyr antennedesignalternativer for forskjellige posisjoner, slik at produktdesignere kan velge den antennen som passer best til deres layout. Vanligvis viser produsentens datablad et referansedesign som, hvis det følges, gir svært god ytelse.

Produktdesign for 4G og LTE bruker vanligvis flere antenner for å bygge MIMO -systemer. I slike design, når flere antenner brukes samtidig, er antennene vanligvis plassert i forskjellige hjørner av PCB-en.

Det er viktig å ikke plassere noen komponenter i nærfeltet i nærheten av antennen, da de kan forstyrre ytelsen. Derfor vil antennespesifikasjonen spesifisere størrelsen på det reserverte området, som er området nær og rundt antennen som må holdes unna metalliske gjenstander. Dette vil gjelde for hvert lag i PCB. I tillegg må du ikke plassere noen komponenter eller til og med installere skruer i dette området på ethvert lag av brettet.

Antennen stråler ut til jordplanet, og jordplanet er relatert til frekvensen som antennen opererer med. Derfor er det presserende å sørge for riktig størrelse og plass til jordplanet til den valgte antennen.

Jordplan

Størrelsen på jordplanet bør også ta hensyn til eventuelle ledninger som brukes til å kommunisere med enheten og batteriene eller strømledningene som brukes til å drive enheten. Hvis jordingsplanet er av riktig størrelse, sørg for at kabler og batterier koblet til enheten har mindre innvirkning på antennen

Noen antenner er relatert til jordingsplanet, noe som betyr at selve PCB-en blir den jordende delen av antennen for å balansere antennestrømmen, og det nedre laget av PCB-en kan påvirke ytelsen til antennen. I dette tilfellet er det viktig å ikke plassere batterier eller LCD-skjermer i nærheten av antennen.

Produsentens datablad skal alltid spesifisere om antennen krever jordingsplanstråling og i så fall størrelsen på jordingsplanet som kreves. Dette kan bety at gapområdet skal omgi antennen.

Nær andre PCB-komponenter

Det er avgjørende å holde antennen unna andre komponenter som kan forstyrre måten antennen stråler på. En ting å passe på er batterier; LCD-metallkomponenter, for eksempel USB-, HDMI- og Ethernet-kontakter; Og støyende eller høyhastighets koblingskomponenter relatert til veksling av strømforsyninger.

Den ideelle avstanden mellom en antenne og en annen komponent varierer i henhold til høyden på komponenten. Generelt, hvis en linje trekkes i en 8 graders vinkel mot bunnen av antennen, er den sikre avstanden mellom komponenten og antennen hvis den er under linjen.

Hvis det er andre antenner som opererer med lignende frekvenser i nærheten, kan det føre til at de to antennene avstemmes, da de påvirker hverandres stråling. Vi anbefaler at dette reduseres ved å isolere minst -10 dB antenner ved frekvenser opp til 1 GHz og minst -20 dB antenner ved 20 GHz. Dette kan gjøres ved å la det være mer plass mellom antennene eller ved å rotere dem slik at de plasseres 90 eller 180 grader fra hverandre.

Design overføringslinjer

Overføringslinjer er rf-kabler som overfører RF-energi til og fra antennen for å overføre signaler til radioen. Sendelinjer må designes til å være 50, ellers kan de reflektere signaler tilbake til radioen og forårsake et fall i signal-til-støy-forholdet (SNR), noe som kan gjøre radiomottakere meningsløse. Refleksjon måles som spennings stående bølgeforhold (VSWR). Et godt PCB-design vil vise passende VSWR-målinger som kan tas når du tester antennen.

Vi anbefaler nøye utforming av overføringslinjer. For det første bør overføringslinjen være rett, fordi hvis den har hjørner eller bøyer, kan den forårsake tap. Ved å plassere perforeringer jevnt på begge sider av ledningen, kan støy og signaltap som kan påvirke antenneytelsen holdes på et lavt nivå, da ytelsen kan forbedres ved å isolere støy som forplanter seg langs nærliggende ledninger eller jordlag.

Tynnere overføringslinjer kan forårsake større tap. RF-tilpasningskomponenten og bredden på overføringslinjen brukes til å justere antennen til å operere med en karakteristisk impedans på 50 ω. Størrelsen på overføringslinjen påvirker ytelsen, og overføringslinjen bør være så kort som mulig for god antenneytelse.

Hvordan få bedre ytelse?

Hvis du tillater riktig jordingsplan og plasserer antennen i en veldig god posisjon, har du en god start, men det er mye mer du kan gjøre for å forbedre antenneytelsen. Du kan bruke et matchet nettverk for å stille inn antennen – dette vil til en viss grad kompensere for eventuelle faktorer som kan påvirke antenneytelsen.

Den viktigste RF-komponenten er antennen, som matcher nettverket og dets RF-utgang. En konfigurasjon som plasserer disse komponentene i nærheten minimerer signaltap. Tilsvarende, hvis designet ditt inkluderer et matchende nettverk, vil antennen yte veldig bra hvis ledningslengden samsvarer med det spesifisert i produsentens produktspesifikasjoner.

Huset rundt PCB kan også variere. Antennesignaler kan ikke reise gjennom metall, så å plassere en antenne i et metallhus eller hus med metallegenskaper vil ikke være vellykket.

Vær også forsiktig når du plasserer antenner nær plastoverflater, da dette kan forårsake betydelig skade på antenneytelsen. Noen plaster (for eksempel glassfiberfylt nylon) har tap og kan forfalle til ANTENNENS RF-signal. Plast har en høyere dielektrisk konstant enn luft, noe som kan påvirke signalet alvorlig. Dette betyr at antennen vil registrere en høyere dielektrisk konstant, øke den elektriske lengden på antennen og redusere frekvensen av antennestråling.