As antenas são sensíveis ao ambiente. Therefore, when there is an antenna on the PCB, o layout do projeto deve levar em consideração os requisitos da antena, pois isso pode afetar significativamente o desempenho sem fio do dispositivo. Great care should be taken when integrating antennas into new designs. Even the material, number of layers and thickness of the PCB can affect the performance of the antenna.

Posicione a antena para melhorar o desempenho

As antenas operam em modos diferentes e, dependendo de como as antenas individuais irradiam, podem precisar ser colocadas em posições específicas – ao longo do lado curto, do lado longo ou do canto do PCB.

Em geral, o canto do PCB é um bom lugar para colocar a antena. Isso ocorre porque a posição do canto permite que a antena tenha intervalos em cinco direções espaciais, e a alimentação da antena está localizada na sexta direção

Os fabricantes de antenas oferecem opções de design de antena para diferentes posições, para que os designers de produto possam escolher a antena que melhor se adapta ao seu layout. Typically, the manufacturer’s data sheet shows a reference design that, if followed, provides very good performance.

Product designs for 4G and LTE typically use multiple antennas to build MIMO systems. In such designs, when multiple antennas are used at the same time, the antennas are usually placed at different corners of the PCB

É importante não colocar nenhum componente próximo à antena, pois eles podem interferir em seu desempenho. Portanto, a especificação da antena especificará o tamanho da área reservada, que é a área próxima e ao redor da antena que deve ser mantida longe de objetos metálicos. This will apply to each layer in the PCB. Além disso, não coloque quaisquer componentes ou mesmo instale parafusos nesta área em qualquer camada da placa.

The antenna radiates to the ground plane, and the ground plane is related to the frequency at which the antenna operates. Portanto, é urgente fornecer o tamanho e o espaço corretos para o plano de aterramento da antena selecionada.

Plano de solo

O tamanho do plano de aterramento também deve levar em consideração quaisquer fios usados ​​para se comunicar com o dispositivo e as baterias ou cabos de alimentação usados ​​para alimentar o dispositivo. If the grounding plane is of the right size, ensure that cables and batteries connected to the device have less impact on the antenna

Some antennas are related to the grounding plane, which means that the PCB itself becomes the grounding part of the antenna to balance the antenna current, and the lower layer of the PCB may affect the performance of the antenna. Nesse caso, é importante não colocar baterias ou LCDS perto da antena.

A folha de dados do fabricante deve sempre especificar se a antena requer radiação do plano de aterramento e, em caso afirmativo, o tamanho do plano de aterramento necessário. This may mean that the gap area should surround the antenna.

Perto de outros componentes PCB

É crucial manter a antena longe de outros componentes que possam interferir na forma como a antena irradia. One thing to watch out for is batteries; LCD metal components, such as USB, HDMI and Ethernet connectors; E componentes de comutação barulhentos ou de alta velocidade relacionados à comutação de fontes de alimentação.

A distância ideal entre uma antena e outro componente varia de acordo com a altura do componente. In general, if a line is drawn at an 8 degree Angle to the bottom of the antenna, the safe distance between the component and the antenna if it is below the line.

Se houver outras antenas operando em frequências semelhantes nas proximidades, isso pode causar a dessintonização das duas antenas, pois elas afetam a radiação uma da outra. Recomendamos que isso seja mitigado isolando pelo menos antenas de -10 dB em frequências de até 1 GHz e antenas de pelo menos -20 dB em 20 GHz. Isso pode ser feito deixando mais espaço entre as antenas ou girando-as para que fiquem a 90 ou 180 graus uma da outra.

Projetar linhas de transmissão

As linhas de transmissão são cabos rf que transmitem energia RF de e para a antena para transmitir sinais ao rádio. As linhas de transmissão precisam ser projetadas para ter 50, caso contrário, elas podem refletir os sinais de volta para o rádio e causar uma queda na relação sinal-ruído (SNR), o que pode tornar os receptores de rádio sem sentido. A reflexão é medida como relação de onda estacionária de tensão (VSWR). A good PCB design will exhibit suitable VSWR measurements that can be taken when testing the antenna.

Recomendamos um projeto cuidadoso das linhas de transmissão. Em primeiro lugar, a linha de transmissão deve ser reta, pois se tiver cantos ou curvas pode causar perdas. Colocando perfurações uniformemente em ambos os lados do fio, as perdas de ruído e sinal que podem afetar o desempenho da antena podem ser mantidas em um nível baixo, pois o desempenho pode ser melhorado isolando o ruído que se propaga ao longo dos fios próximos ou camadas de aterramento.

Linhas de transmissão mais finas podem causar perdas maiores. O componente de combinação de RF e a largura da linha de transmissão são usados ​​para ajustar a antena para operar em uma impedância característica de 50 ω. O tamanho da linha de transmissão afeta o desempenho, e a linha de transmissão deve ser a mais curta possível para um bom desempenho da antena.

Como obter um melhor desempenho?

Se você permitir o plano de aterramento correto e colocar a antena em uma posição muito boa, terá um bom começo, mas há muito mais que você pode fazer para melhorar o desempenho da antena. Você pode usar uma rede compatível para sintonizar a antena – isso compensará, até certo ponto, quaisquer fatores que possam afetar o desempenho da antena.

O principal componente de RF é a antena, que combina a rede e sua saída de RF. Uma configuração que coloca esses componentes próximos minimiza a perda de sinal. Da mesma forma, se o seu projeto incluir uma rede compatível, a antena terá um desempenho muito bom se o comprimento da fiação corresponder ao especificado nas especificações do produto do fabricante.

O revestimento em torno do PCB também pode variar. Os sinais da antena não podem viajar através do metal, portanto, colocar uma antena em um invólucro de metal ou em um invólucro com propriedades de metal não terá sucesso.

Além disso, tome cuidado ao colocar antenas perto de superfícies de plástico, pois isso pode causar danos significativos ao desempenho da antena. Alguns plásticos (por exemplo, náilon com fibra de vidro) apresentam perdas e podem se decompor no sinal de RF da ANTENA. O plástico tem uma constante dielétrica mais alta do que o ar, o que pode afetar seriamente o sinal. Isso significa que a antena registrará uma constante dielétrica mais alta, aumentando o comprimento elétrico da antena e reduzindo a frequência de radiação da antena.