天线馈电的考量
表2显现的是双层FR4PCB顶层和底层间厚度的“W”值(相应的介电常数为4.3)。顶层包括了天线走线;而底层则是包括了固态RF接地层的下一层。底层的余下PCB空间可以作为信号接地层运用(针对PRoC/PSoC和其他电路)。图11显现的是典型的双层PCB厚度的“W”值。
表2.FR4PCB的“W”值：天线层与相邻射频的接地层间的厚度。
图11.PCB厚度阐明
关于为天线馈电更短的PCB走线，这样的宽度要求是比较宽松的。要保证天线走线的宽度和天线馈电接点的宽度相同。在图12展现的状况中，天线馈电的走线宽度不是表2中所规则的宽度。
图12.短走线的天线馈电宽度
但假如传输线较长(从匹配网络至天线或回到PRoC/PSoC的ANT引脚的线的长约为1cm)，那么赛普拉斯主张运用底层上宽度特定的“W”的传输线(TLine)类型(该线被放置在PCB上)作为馈源。
图13表明的是MIFA的S11。该MIFA的带宽(S11≤–10dB)规模为2.44GHz±230MHz。因而，在2.44GHz±230MHz的规模内，天线的反射小于或等于10%，这样将够用于BLE运用。
图13.MIFA的S11(回波损耗=–S11)
图14显现的是MIFA在2.44GHz频率时完好的3D辐射增益图。在给自定义运用设置MIFA天线时，该信息十分有用，有助于在需求的方向上得到最大的辐射。在上面的图中：MIFA被放置在XY平面上，Z轴方向与它笔直。
图14.MIFA的3D辐射增益图
供给该辐射图，可以知道：最大的辐射出现在与X轴成30°视点的圆锥空间内。这是由于MIFA在XY平面上不能保持正横或正竖的方向。MIFA竖向部分和末梢和均参加了辐射，并构成一个歪斜的辐射图。
天线长度的考量
依据PCB的不同厚度，需求调整MIFA天线的长度，这样才干调整天线辐射的阻抗和频率挑选。依据不同的电路板厚度，赛普拉斯供给了下面各天线长度。
图15.MIFA的长度
表3.竖向部分和末梢的长度(L_Tip/L_leg)
图15显现的是两种适用于两个不同电路板厚度的MIFA天线。规划人员依据特定的电路板厚度进行调整MIFA天线的长度时，请参阅表3。
倒F天线(IFA)
关于天线的尺度有必定约束条件的运用中(例如心率监视器)，引荐您选用这种IFA。图16显现所引荐的IFA的具体布局，其间包括了双层PCB中的顶层和底层。其走线宽度约为24mm。
关于厚度为1.6mm的FR4PCB，IFA的尺度被规划为4mm×20.5mm(157.5mils×807mils)。与MIFA比较，IFA的宽高比(宽度和高度的份额)更大。
图16.IFA布局
顶层(天线层)
底层(RF接地层)
留意：有关1.6mm厚的FR4PCB的Gerber文件(和.brd文件)，请参阅www.cypress.com/go/AN91445网页上的AN91445.zip文件。
馈电走线的宽度“W”受产品中PCB仓库的影响。表4依据顶层(天线层)和底层(相邻射频接地层)间不同的PCB厚度给FR4基板供给了相应的“W”值(相应的介电常数为4.3)。顶层包括天线迹线;而底层则为其紧挨的包括了固态RF接地层的下一层。底层上剩下的PCB空间可以作为信号接地平面运用(关于PRoC/PSoC和其他电路)。图17将典型的双层PCB的“PCB厚度”的概念与“F”值联络起来。
表4.FR4PCB的“F”值：天线层与相邻射频的接地层间的厚度。
图17.PCB厚度阐明
关于小于3mm的短走线，天线馈电厚度是可以调整的。天线馈电的厚度可以与天线走线厚度相同，请参见图12。
IFA在220MHz的带宽上(S11≤–10dB)的频率约为2.44GHz，如图18中所示。
图18.IFA的S11(回波损耗=-S11)
图19显现的是IFA在XY平面上的定性辐射图。在为客户运用设置IFA天线时，该信息十分有用，有助于在需求的方向上得到最大的辐射。为了便于调查，图中只显现了定性辐射的方向。有关一切XY、YZ、ZX平面上具体的辐射图，请联络赛普拉斯的技能支持。
图19.IFA的定性2D辐射增益图
芯片天线
关于PCB尺度十分小的利基运用(例如蓝牙收发器)，芯片天线不失为一种很好的方法(图20)。它们是现成的天线，占用的PCB空间最小，而且可以供给较好的功能。但芯片天线添加了资料清单(BOM)，并需求安装费用。由于它要求订货和安装外部组件。一般，芯片天线的价格约为10-50美分，具体价格取决于尺度和功能。
图20.芯片天线
运用芯片天线时，也应考虑另一个关键因素：它受辐射接地面积的影响。所以，有必要遵从厂家对接地面积的引荐。与PCB天线不同，芯片天线不能通过改动天线长度来调整。别的需求一个匹配网络才干调整该天线，因而会添加更多的资料清单。
赛普拉斯只引荐将芯片天线运用在要求PCB空间极小的特定运用中，例如：Nano蓝牙收发器。关于这样的运用，赛普拉斯主张运用具有约翰森技能的2450AT18B100E芯片天线，其尺度为63milx126mil。而关于大部分运用，则主张运用PCB天线，如MIFA或IFA。这些小外形(占用空间小)天线不光廉价，而且供给的功能十分杰出。图21和图22显现的是具有约翰森技能的2450AT42B100E芯片天线布局攻略。其尺度为118milx196mil。更多有关这些天线的具体攻略，请参阅它们相关的网址。
图21.具有约翰森技能的2450AT42B100E芯片天线的布局攻略
该布局也显现了50Ω的馈电传输线以及与其相匹配的组件。馈电传输线的宽度取决于电路板的厚度。表4中指定了精确的电路板厚度。
图22.与产品网页中相同的约翰森技能天线的布局攻略。
芯片天线的功能是由接地层决议。一般来说，它们需求更多的接地面积和更大的空间。如上图所示，关于2450AT42B100E的天线，最小的接地间隔为0.8mm。该间隔为2-3mm时，调查到的s11会愈加显着。
芯片天线不必定是严厉等向性的。辐射存在某些优先的方向。依据Gnd间隔和塑料配件，辐射最大的方向也纷歧样。有关约翰森技能的芯片天线(2450AT42B100E)的常见辐射方向，请参见图23。
图23.芯片天线的辐射图
赛普拉斯只引荐将芯片天线运用在要求PCB空间极小的特定运用中，例如：Nano蓝牙收发器或超小的模块。关于这些运用，赛普拉斯也主张运用含有约翰森技能的2450AT42B100E芯片天线，由于与2450AT18B100E比较，它的尺度更大，射频功能更好，而且需求较小的Gnd间隔。介绍翰森技能天线的内容仅供参阅。更多有关2.4GHz芯片天线的信息，请向各供货商讨取，如Murata、Vishay等。
关于大部分运用，主张运用PCB天线，如MIFA或IFA。这些外形小(占用空间小)的天线尽管廉价，但供给的功能十分杰出。
导线天线
导线天线是传统的老式天线，将一条铝线或一根四分之一波长的回形针固定在PCB上面便构成了这种天线，该铝线或回形针按螺旋形状安装在PCB上，然后在间隔PCB5-6mm的方位与该层并行。
不必再做介绍，由于它们作为3D天线裸露在空气中，所以它们的射频功能十分好。这种天线具有最好的信号规模和最等向的辐射方向图。导线天线的无线掩盖规模可超越100英尺。
关于要求小外形天线的BLE运用，不主张运用这种天线，由于它会占用较大空间和笔直高度。但假如有满足的空间，那么这种天线可完成最佳的射频规模、方向性以及辐射方向图等功能。
图24.导线天线布局
导线天线具有最佳的射频功能。与其他天线比较，导线天线的天线增益和辐射功能是最好的。请参阅图25，了解导线天线的定性辐射方向图。
图25.导线天线的定性辐射方向图
各种天线的比较
请参阅表5，快速为您的运用挑选适宜的天线。
表5.MIFA、IFA、芯片和导线天线间的比较
『本文转载自网络,版权归原作者一切,如有侵权请联络删去』
