Антенны чувствительны к окружающей среде. Поэтому, когда на печатная платапри проектировании следует учитывать требования к антенне, так как это может сильно повлиять на характеристики беспроводной связи устройства. Следует проявлять особую осторожность при интеграции антенн в новые конструкции. Даже материал, количество слоев и толщина печатной платы могут повлиять на работу антенны.

Расположите антенну для повышения производительности

Антенны работают в разных режимах, и в зависимости от того, как излучают отдельные антенны, их может потребоваться разместить в определенных положениях – вдоль короткой стороны, длинной стороны или угла печатной платы.

В общем, угол печатной платы – хорошее место для размещения антенны. Это связано с тем, что угловое положение позволяет антенне иметь зазоры в пяти пространственных направлениях, а фидер антенны расположен в шестом направлении.

Производители антенн предлагают варианты конструкции антенны для различных положений, поэтому разработчики продуктов могут выбрать антенну, которая лучше всего соответствует их компоновке. Обычно в техническом паспорте производителя указан эталонный дизайн, который, если следовать ему, обеспечивает очень хорошие характеристики.

Конструкции продуктов для 4G и LTE обычно используют несколько антенн для построения систем MIMO. В таких конструкциях, когда одновременно используется несколько антенн, антенны обычно размещаются в разных углах печатной платы.

Важно не размещать какие-либо компоненты в ближнем поле рядом с антенной, так как они могут помешать ее работе. Следовательно, в спецификации антенны будет указан размер зарезервированной области, то есть области рядом с антенной и вокруг нее, которая должна быть удалена от металлических предметов. Это будет применяться к каждому слою печатной платы. Кроме того, не размещайте какие-либо компоненты и даже не устанавливайте винты в этой области на любом слое платы.

Антенна излучает на плоскость заземления, а плоскость заземления связана с частотой, на которой работает антенна. Поэтому очень важно обеспечить правильный размер и место для заземляющего слоя выбранной антенны.

Наземная плоскость

Размер заземляющего слоя также должен учитывать любые провода, используемые для связи с устройством, а также батареи или шнуры питания, используемые для питания устройства. Если плоскость заземления имеет правильный размер, убедитесь, что кабели и батареи, подключенные к устройству, меньше влияют на антенну.

Некоторые антенны связаны с плоскостью заземления, что означает, что сама печатная плата становится заземляющей частью антенны для балансировки антенного тока, а нижний слой печатной платы может влиять на характеристики антенны. В этом случае важно не размещать батарейки или ЖКД рядом с антенной.

В паспорте производителя всегда должно быть указано, требуется ли для антенны излучение плоскости заземления, и если да, то размер требуемой плоскости заземления. Это может означать, что зазор должен окружать антенну.

Рядом с другими компонентами печатной платы

Очень важно держать антенну подальше от других компонентов, которые могут мешать излучению антенны. Одна вещь, на которую следует обратить внимание, – это батареи; Металлические компоненты ЖК-дисплея, такие как разъемы USB, HDMI и Ethernet; И шумные или высокоскоростные коммутационные компоненты, связанные с импульсными источниками питания.

Идеальное расстояние между антенной и другим компонентом зависит от высоты компонента. В общем, если линия проведена под углом 8 градусов к нижней части антенны, безопасное расстояние между компонентом и антенной, если она находится ниже линии.

Если поблизости есть другие антенны, работающие на аналогичных частотах, это может привести к расстройке двух антенн, поскольку они влияют на излучение друг друга. Мы рекомендуем уменьшить это, изолировав антенны минимум -10 дБ на частотах до 1 ГГц и антенны минимум -20 дБ на частотах 20 ГГц. Это можно сделать, оставив больше места между антеннами или повернув их так, чтобы они располагались на 90 или 180 градусов друг от друга.

Проектирование линий электропередачи

Линии передачи – это радиочастотные кабели, которые передают радиочастотную энергию к антенне и от нее для передачи сигналов на радио. Линии передачи должны быть рассчитаны на 50, иначе они могут отражать сигналы обратно в радио и вызывать падение отношения сигнал / шум (SNR), что может сделать радиоприемники бессмысленными. Отражение измеряется как коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН). Хорошая конструкция печатной платы обеспечит соответствующие измерения КСВН, которые можно будет выполнить при тестировании антенны.

Мы рекомендуем тщательное проектирование линий электропередачи. Во-первых, линия передачи должна быть прямой, потому что если у нее есть углы или изгибы, это может привести к потерям. Равномерно расположив перфорацию по обеим сторонам провода, шум и потери сигнала, которые могут повлиять на характеристики антенны, могут быть сохранены на низком уровне, поскольку производительность может быть улучшена путем изоляции шума, распространяющегося по соседним проводам или слоям заземления.

Более тонкие линии передачи могут вызвать большие потери. Компонент согласования RF и ширина линии передачи используются для настройки антенны для работы с характеристическим сопротивлением 50 Ом. Размер линии передачи влияет на производительность, и линия передачи должна быть как можно короче для обеспечения хороших характеристик антенны.

Как повысить производительность?

Если вы выберете правильную плоскость заземления и разместите антенну в очень хорошем положении, у вас будет хорошее начало, но вы можете сделать гораздо больше, чтобы улучшить характеристики антенны. Вы можете использовать согласованную сеть для настройки антенны – это в некоторой степени компенсирует любые факторы, которые могут повлиять на работу антенны.

Ключевым радиочастотным компонентом является антенна, которая соответствует сети и ее радиочастотному выходу. Конфигурация, в которой эти компоненты размещаются поблизости, сводит к минимуму потерю сигнала. Точно так же, если ваша конструкция включает в себя соответствующую сеть, антенна будет работать очень хорошо, если длина ее проводов будет соответствовать указанной в технических характеристиках продукта производителя.

Кожух вокруг печатной платы также может отличаться. Сигналы антенны не могут проходить через металл, поэтому размещение антенны в металлическом корпусе или корпусе с металлическими свойствами не принесет успеха.

Также будьте осторожны при размещении антенн рядом с пластиковыми поверхностями, так как это может привести к значительному ухудшению характеристик антенны. Некоторые пластмассы (например, нейлон с наполнителем из стекловолокна) имеют потери и могут распадаться на радиочастотный сигнал АНТЕННЫ. Пластик имеет более высокую диэлектрическую проницаемость, чем воздух, что может серьезно повлиять на сигнал. Это означает, что антенна будет регистрировать более высокую диэлектрическую проницаемость, увеличивая электрическую длину антенны и уменьшая частоту излучения антенны.