Antény sú citlivé na svoje okolie. Preto, keď je anténa na PCB, usporiadanie návrhu by malo brať do úvahy požiadavky na anténu, pretože to môže výrazne ovplyvniť bezdrôtový výkon zariadenia. Pri integrácii antén do nových dizajnov je potrebné venovať veľkú pozornosť. Dokonca aj materiál, počet vrstiev a hrúbka PCB môžu ovplyvniť výkon antény.

Na zlepšenie výkonu umiestnite anténu

Antény fungujú v rôznych režimoch a v závislosti od toho, ako jednotlivé antény vyžarujú, môže byť potrebné ich umiestniť do špecifických pozícií – pozdĺž krátkej strany, dlhej strany alebo rohu dosky plošných spojov.

Vo všeobecnosti je roh PCB dobrým miestom na umiestnenie antény. Je to preto, že rohová poloha umožňuje, aby mala anténa medzery v piatich priestorových smeroch a napájanie antény je umiestnené v šiestom smere

Výrobcovia antén ponúkajú možnosti dizajnu antén pre rôzne polohy, takže dizajnéri produktov si môžu vybrať anténu, ktorá najlepšie vyhovuje ich rozmiestneniu. Technický list výrobcu zvyčajne uvádza referenčný dizajn, ktorý, ak sa dodrží, poskytuje veľmi dobrý výkon.

Návrhy produktov pre 4G a LTE zvyčajne používajú viacero antén na zostavenie systémov MIMO. V takýchto prevedeniach, keď sa používa viac antén súčasne, sú antény obvykle umiestnené v rôznych rohoch dosky plošných spojov

Je dôležité neumiestňovať žiadne komponenty do blízkeho poľa blízko antény, pretože môžu rušiť jej výkon. Špecifikácia antény bude preto určovať veľkosť vyhradenej oblasti, čo je oblasť v blízkosti a okolo antény, ktorá sa musí držať ďalej od kovových predmetov. To bude platiť pre každú vrstvu v DPS. V tejto oblasti navyše neumiestňujte žiadne súčiastky a dokonca ani neinštalujte skrutky na žiadnu vrstvu dosky.

Anténa vyžaruje do pozemnej roviny a základná rovina súvisí s frekvenciou, na ktorej anténa pracuje. Preto je nevyhnutné zabezpečiť správnu veľkosť a priestor pre základnú rovinu vybranej antény.

Základná rovina

Veľkosť základnej roviny by mala brať do úvahy aj všetky vodiče používané na komunikáciu so zariadením a batérie alebo napájacie káble používané na napájanie zariadenia. Ak má uzemňovacia rovina správnu veľkosť, uistite sa, že káble a batérie pripojené k zariadeniu majú menší vplyv na anténu

Niektoré antény súvisia s uzemňovacou rovinou, čo znamená, že samotná doska plošných spojov sa stáva uzemňovacou časťou antény na vyváženie prúdu antény a spodná vrstva dosky plošných spojov môže ovplyvniť výkon antény. V tomto prípade je dôležité neumiestňovať batérie ani LCD do blízkosti antény.

V dátovom liste výrobcu by malo byť vždy uvedené, či anténa vyžaduje vyžarovanie uzemňovacej roviny, a ak je to potrebné, veľkosť požadovanej uzemňovacej roviny. To môže znamenať, že oblasť medzery by mala obklopovať anténu.

V blízkosti ostatných komponentov PCB

Je dôležité, aby ste anténu držali ďalej od iných komponentov, ktoré by mohli rušiť spôsob, akým anténa vyžaruje. Jedna vec, na ktorú si treba dávať pozor, sú batérie; Kovové komponenty LCD, ako sú konektory USB, HDMI a Ethernet; A hlučné alebo vysokorýchlostné spínacie komponenty súvisiace so spínanými zdrojmi.

Ideálna vzdialenosť medzi anténou a iným komponentom sa líši v závislosti od výšky komponentu. Vo všeobecnosti, ak je čiara nakreslená pod uhlom 8 stupňov k spodnej časti antény, bezpečná vzdialenosť medzi komponentom a anténou, ak je pod čiarou.

Ak v okolí fungujú ďalšie antény s podobnými frekvenciami, môže to spôsobiť rozladenie týchto dvoch antén, pretože navzájom ovplyvňujú žiarenie. Odporúčame to zmierniť izoláciou antén aspoň -10 dB pri frekvenciách do 1 GHz a antén aspoň -20 dB pri 20 GHz. Dá sa to urobiť tak, že medzi anténami necháte viac priestoru alebo ich pootočíte tak, aby boli od seba umiestnené o 90 alebo 180 stupňov.

Navrhnite prenosové vedenia

Prenosové vedenia sú RF káble, ktoré prenášajú RF energiu do a z antény na prenos signálov do rádia. Prenosové vedenia musia mať 50, inak môžu odrážať signály späť do rádia a spôsobiť pokles pomeru signálu k šumu (SNR), čo môže spôsobiť, že rádiové prijímače stratia význam. Odraz sa meria ako pomer stojatých vĺn napätia (VSWR). Dobrý návrh PCB bude vykazovať vhodné merania VSWR, ktoré je možné vykonať pri testovaní antény.

Odporúčame starostlivý návrh prenosových vedení. Po prvé, prenosové vedenie by malo byť rovné, pretože ak má rohy alebo ohyby, môže to spôsobiť straty. Rovnomerným umiestnením perforácií na oboch stranách drôtu je možné udržať straty šumu a signálu, ktoré môžu ovplyvniť výkon antény, na nízkej úrovni, pretože výkon možno zlepšiť izoláciou šumu šíriaceho sa pozdĺž blízkych drôtov alebo zemných vrstiev.

Tenšie prenosové vedenia môžu spôsobiť väčšie straty. RF prispôsobovací komponent a šírka prenosového vedenia sa používajú na nastavenie antény tak, aby pracovala pri charakteristickej impedancii 50 ω. Veľkosť prenosovej linky ovplyvňuje výkon a prenosová linka by mala byť čo najkratšia pre dobrý výkon antény.

Ako dosiahnuť lepší výkon?

Ak povolíte správnu uzemňovaciu rovinu a umiestnite anténu do veľmi dobrej polohy, máte dobrý začiatok, ale pre zlepšenie výkonu antény môžete urobiť oveľa viac. Na vyladenie antény môžete použiť prispôsobenú sieť – to do určitej miery kompenzuje všetky faktory, ktoré môžu ovplyvniť výkon antény.

Kľúčovým RF komponentom je anténa, ktorá zodpovedá sieti a jej RF výstupu. Konfigurácia, ktorá umiestňuje tieto komponenty do blízkosti, minimalizuje stratu signálu. Podobne, ak váš návrh obsahuje zodpovedajúcu sieť, anténa bude fungovať veľmi dobre, ak sa jej dĺžka vedenia zhoduje s dĺžkou špecifikovanou v produktových špecifikáciách výrobcu.

Obal okolo PCB sa môže tiež líšiť. Anténne signály nemôžu prechádzať cez kov, takže umiestnenie antény do kovového krytu alebo krytu s kovovými vlastnosťami nebude úspešné.

Buďte opatrní aj pri umiestňovaní antén v blízkosti plastových povrchov, pretože to môže spôsobiť značné poškodenie výkonu antény. Niektoré plasty (napríklad nylon plnený sklenými vláknami) sú stratové a môžu sa rozpadnúť na RF signál ANTÉNY. Plast má vyššiu dielektrickú konštantu ako vzduch, čo môže vážne ovplyvniť signál. To znamená, že anténa zaznamená vyššiu dielektrickú konštantu, čím sa zväčší elektrická dĺžka antény a zníži sa frekvencia vyžarovania antény.