搜索
查看: 4214|回复: 0

[原创] 天线设计原理及类型

[复制链接]

56

主题

56

帖子

290

积分

中级会员

Rank: 3Rank: 3

积分
290
发表于 2021-9-10 09:57:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
简介
  天线是无线系统中的关键组件,它负责发送和接收来自空中的电磁辐射。为低成本、消费广的应用设计天线,并将其集成到手提产品中是大多数原装设备制造商(OEM)正在面对的挑战。终端客户从某个RF产品(如电量有限的硬币型电池)获得的无线射程主要取决于天线的设计、塑料外壳以及良好的PCB布局。

对于芯片和电源相同但布局和天线设计实践不同的系统,它们的RF(射频)范围变化超过50%也是正常的。本应用笔记介绍了最佳实践、布局指南以及天线调试程序,并给出了使用给定电量所获取的最宽波段。

sq01.jpg


图1.典型的近距离无线系统


  设计优良的天线可以扩大无线产品的工作范围。从无线模块发送的能量越大,在已给的数据包错误率(PER)以及接收器灵敏度固定的条件下,传输的距离也越大。另外,天线还有其他不太明显的优点,例如:在某个给定的范围内,设计优良的天线能够发射更多的能量,从而可以提高错误容限化(由干扰或噪声引起的)。同样,接收端良好的调试天线和Balun(平衡器)可以在极小的辐射条件下工作。
最佳天线可以降低PER,并提高通信质量。PER越低,发生重新传输的次数也越少,从而可以节省电池电量。

天线原理

天线一般指的是裸露在空间内的导体。该导体的长度与信号波长成特定比例或整数倍时,它可作为天线使用。因为提供给天线的电能被发射到空间内,所以该条件被称为“谐振”。

sq02.jpg


  图2. 偶极天线基础
如图2所示,导体的波长为λ/2,其中λ为电信号的波长。信号发生器通过一根传输线(也称为天线馈电)在天线的中心点为其供电。按照这个长度,将在整个导线上形成电压和电流驻波,如图2所示。

输入到天线的电能被转换为电磁辐射,并以相应的频率辐射到空中。该天线由天线馈电供电,馈电的特性阻抗为50Ω,并且辐射到特性阻抗为377Ω的空间中。

因此,对于天线的几何形状,有两个非常重要的事项需要注意:1.天线长度  ,2.天线馈电 .

长度为λ/2的天线(如图2所示)被称为偶极天线。但在印刷电路板中,大多作为天线使用的导体长度仅为λ/4,但仍具有相同的性能。请参见图3。

通过在导体下方一定距离的位置上放置接地层,可以创建与导体长度相同的镜像(λ/4)。被组合在一起时,这些引脚作为偶极天线使用。这种天线被称为四分之一波长(λ/4)天线。PCB上几乎所有的天线都按铜制接地层上四分之一波长的尺寸实现。请注意,该信号现在是单端馈电,同时接地层作为返回路径使用。


sq03.jpg
图3. 四分之一波长天线

对于大多数PCB中使用的四分之一波长天线,需要特别注意:
1. 天线长度  
2. 天线馈电  
3. 接地层和回流路径的形状和尺寸




回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 注册/登录

本版积分规则

关闭

站长推荐上一条 /1 下一条

Archiver|手机版|小黑屋|Qorvo技术社区

GMT+8, 2021-10-23 04:23 , Processed in 0.054365 second(s), 10 queries , MemCache On.

Powered by Discuz! X3.4

Copyright © 2001-2021, Tencent Cloud.

快速回复 返回顶部 返回列表