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技術(shù)專(zhuān)題
PCB設(shè)計(jì)中天線(xiàn)介紹
通常，在大多數(shù)情況下，天線(xiàn)并不是過(guò)于復(fù)雜的設(shè)備。但是，沒(méi)有它，我們的連接世界將不會(huì)如此方便。在接下來(lái)的文章，我將討論PCB設(shè)計(jì)中使用的兩種類(lèi)型的天線(xiàn)，即陶瓷芯片天線(xiàn)和PCB走線(xiàn)，并比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。
什么是陶瓷芯片天線(xiàn)？
陶瓷芯片天線(xiàn)是一種特殊的天線(xiàn)，因其空間需求小而備受推崇。此外，這些特定的天線(xiàn)通常集成到PCB中以發(fā)射高頻電磁波。但是，它們的范圍有限，這使其非常適合于小型設(shè)備，例如WiFi路由器和智能手機(jī)。
通常，陶瓷芯片天線(xiàn)像標(biāo)準(zhǔn)天線(xiàn)一樣發(fā)射和接收電磁波，只是它們的尺寸要小得多。而且，這提供了將它們放置在內(nèi)部的能力，并且它們?cè)诓粻奚|(zhì)量的情況下非常具有成本效益。此外，只要不太合理，就可以使用陶瓷芯片天線(xiàn)。
總而言之，陶瓷芯片天線(xiàn)是整體設(shè)計(jì)考慮因素的一半，而PCB接地層則是另一半。此外，像單極天線(xiàn)一樣，陶瓷芯片天線(xiàn)的調(diào)諧以及輻射方向圖也取決于接地平面的形狀和大小。
注意：此外，它們隨附的數(shù)據(jù)表提供了天線(xiàn)的輻射方向圖，帶寬，峰值增益，回波損耗和其他參數(shù)。但是，這些參數(shù)參考附圖，因此，你的結(jié)果可能會(huì)有所不同。同樣，這就是為什么在附圖中仔細(xì)觀(guān)察PCB尺寸至關(guān)重要的原因。此外，這些性能測(cè)量參考了那些精確的接地平面尺寸。最后，請(qǐng)記住，這些測(cè)量是從開(kāi)放空間的觀(guān)察點(diǎn)進(jìn)行的，你的設(shè)計(jì)很可能是內(nèi)部產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
陶瓷芯片天線(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？
陶瓷芯片天線(xiàn)的使用帶來(lái)了許多好處。例如，它消除了對(duì)昂貴的新原型制造的需求，并限制了仿真軟件的必要性。這是由于天線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)調(diào)諧要求和缺乏物理特性所致。總體而言，這是具有成本效益的，因?yàn)槟悴粫?huì)因?yàn)橹貜?fù)的原型制造而浪費(fèi)組件。
陶瓷芯片天線(xiàn)具有許多其他優(yōu)點(diǎn)，包括：
多種配置
較小的尺寸
對(duì)組件和環(huán)境噪聲不太敏感
適應(yīng)PCB設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的更改
需要更少的模擬
更易于調(diào)整或更換
但是，就像生活中幾乎所有其他事物一樣，也存在權(quán)衡和不利的副作用。在陶瓷芯片天線(xiàn)的情況下，它以缺點(diǎn)的形式出現(xiàn)。它們?nèi)缦拢?span lang="EN-US">
1、由于陶瓷芯片天線(xiàn)的購(gòu)買(mǎi)價(jià)格及其支撐部件的需求，增加了初始成本。在價(jià)格方面，平均成本在0.6元到10元之間，但是請(qǐng)記住，這是平均成本，而不是很高成本。
2、陶瓷芯片天線(xiàn)缺乏性能，與PCB走線(xiàn)天線(xiàn)相比略有下降
總體而言，陶瓷芯片天線(xiàn)可在開(kāi)發(fā)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)更大的調(diào)諧通用性，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)階段完成后將其添加到PCB中。此外，由于它們采用了表面貼裝配置，因此可以方便地進(jìn)行硬件修改。
在設(shè)計(jì)中使用陶瓷芯片天線(xiàn)可提供更大的空間和開(kāi)放性，從而允許每個(gè)堆棧使用更多的組件。此外，這轉(zhuǎn)化為使用更小的PCB或添加更多組件的能力。無(wú)論哪種情況，它都與更具成本效益的總體設(shè)計(jì)相關(guān)。同樣，如果設(shè)計(jì)是多層的或大批量的，則節(jié)省的費(fèi)用將成倍增加。
什么是PCB走線(xiàn)天線(xiàn)？
PCB走線(xiàn)天線(xiàn)由直接繪制到PCB上的走線(xiàn)組成。此外，取決于天線(xiàn)的類(lèi)型和你的空間要求，走線(xiàn)的類(lèi)型也會(huì)有所不同。用于PCB走線(xiàn)天線(xiàn)的走線(xiàn)類(lèi)型的示例包括倒F型走線(xiàn)，直線(xiàn)走線(xiàn)，曲折走線(xiàn)，彎曲走線(xiàn)或圓形走線(xiàn)。
總體而言，PCB上的走線(xiàn)天線(xiàn)的目的是提供一種無(wú)線(xiàn)通信方法。此外，在PCB的制造階段，走線(xiàn)會(huì)層壓到PCB的表面上。但是，在某些情況下，這些走線(xiàn)會(huì)占據(jù)多層PCB的幾層。
此外，PCB的走線(xiàn)長(zhǎng)度將決定諧振頻率，頻率越高，走線(xiàn)越短。另外，PCB上每個(gè)天線(xiàn)都需要一個(gè)保留區(qū)域。此外，保留區(qū)域是PCB走線(xiàn)天線(xiàn)周?chē)奶囟▍^(qū)域，不允許在PCB的任何層上使用接地填充或銅走線(xiàn)。
PCB走線(xiàn)天線(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？
通常，PCB設(shè)計(jì)天線(xiàn)難以實(shí)施，設(shè)計(jì)和調(diào)整，尤其是在可靠且小型的實(shí)施中。此外，就像有線(xiàn)天線(xiàn)一樣，PCB走線(xiàn)天線(xiàn)的尺寸取決于目標(biāo)帶寬的頻率。例如，如果你的設(shè)計(jì)要求低頻，則PCB走線(xiàn)天線(xiàn)的長(zhǎng)度將更長(zhǎng)。
但是，就像兩面的硬幣一樣，PCB走線(xiàn)天線(xiàn)也有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)如下：
1、PCB走線(xiàn)天線(xiàn)在制造過(guò)程中嵌入到PCB中。
2、PCB走線(xiàn)天線(xiàn)可以在較寬的帶寬內(nèi)運(yùn)行（如果進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整）。
3、要求高水平的強(qiáng)度和網(wǎng)絡(luò)可靠性（如果進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整）。
4、PCB走線(xiàn)天線(xiàn)的外形很薄（二維）。
以下是PCB走線(xiàn)天線(xiàn)的缺點(diǎn)：
1、具有挑戰(zhàn)性的設(shè)計(jì)（尤其是在低頻下）。
2、極易受到電路板布局變化的影響，因此，每次更改或重新制造后都需要進(jìn)行調(diào)整。
3、PCB走線(xiàn)天線(xiàn)需要更多空間（尤其是在低頻下）。
4、更大的PCB面積要求增加了設(shè)計(jì)的總體成本（尤其是在低頻情況下）。
5、PCB走線(xiàn)天線(xiàn)容易受到環(huán)境干擾。
在制造過(guò)程之后，你將無(wú)法物理修改PCB設(shè)計(jì)天線(xiàn)。因此，如果需要修改，則需要更改設(shè)計(jì)并重新制造PCB。此外，由于PCB設(shè)計(jì)天線(xiàn)可能具有較大的尺寸以及其調(diào)諧和設(shè)計(jì)過(guò)程的繁瑣特性，因此促進(jìn)了PCB模擬（Cadence）軟件和普遍測(cè)試的使用。
近年來(lái)，設(shè)計(jì)人員經(jīng)常在目標(biāo)頻率范圍內(nèi)進(jìn)行權(quán)衡，因此選擇了更可靠的走線(xiàn)天線(xiàn)，而不是陶瓷芯片天線(xiàn)。但是，隨著當(dāng)今的趨勢(shì)更多地趨向于更小尺寸和更輕便，陶瓷芯片天線(xiàn)在競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)了優(yōu)勢(shì)。如你所知，設(shè)計(jì)要求仍將決定最適合你的個(gè)性化需求的天線(xiàn)配置類(lèi)型。此外，請(qǐng)記住，無(wú)論選擇如何，權(quán)衡幾乎總是可以確定的。
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