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用于终端设备天线设计的建议

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转自网络,大家也可以在这里讨论。

“隔行如隔山”,设计产品时,研发团队没有天线工程师时,容易出现两个极端,一是加根线就可以,不用管那么多,效果差不多;二是比较重视天线的性能,预留很大的空间,担心反射过多损坏器件。前一种可能造成天线性能确实很差,后一种则占用不少产品空间,不利于产品整体设计。在这两者之间占大多数,他们借鉴原厂的设计,在电路板上找个空间做天线,按照参考设计给出的关键点,调几下,实际测试对比下,有个状态还不错,ok,完工。当然还有司直接找供应商搞定,虽然费用稍高,比自己招人、买仪器便宜多了。“车到山前必有路”,各有各的招数。下面给出一些建议,可能会让读者对在评估产品时对天线多一些考虑,避免后期在对结构等地方进行改动。下面建议适用于移动通信终端的天线设计,如物理网终端等。

1,内置天线:内置天线有很多优点,如占用空间小,成本低,无需结构件等。采用内置天线时,下面几点请注意:
1)留完整的地,割开的地可能已经成了不同的天线。
2)走线限制在地周围,否则那些线也是天线,会引入不少干扰。
3)保留足够的净空区,净空就是天线投影区域无金属物体或者其它对吸收或者干扰电磁场的物体,净空区和天线的带宽,效率等密切相关。
4)选用靠谱的板材,不一定选很贵的,至少要保证板材电磁性能(介电常数,损耗正切角等)的一致性,天线带宽足够还好,要偏个几十MHz,性能差得可不少。

2 外置天线,外置天线虽然体积大,成本较高,但是带宽宽,效率高,使用也很广泛,使用外置天线时,一般直接接在接头上(SMA等),这样一般没什么问题,遇到宽带宽的情况,把天线接在接头上,从主板上焊同轴线,测量下驻波系数,你会发现微调下效果更好。

3,金属外壳,金属的质感确实不是一般塑料能比拟的,以至于不是金属手机都不好意思拿出来卖。金属外壳给天线设计带来太多的不确定因素,也可能给射频引入很多干扰。有些读者可能认为金属外壳直接做天线,节省了成本,天线还相当于外置,何乐而不为。金属壳做天线时有以下一些问题:一是很难保证结构性的一致性;二是容易造成接地不良,这对天线影响特别大,甚至用不同的力道拧螺丝钉,驻波都不一样;另外,不同的金属的电磁性能、损耗等也不尽相同,要注意不同批次(颜色,材料等)外壳的影响。

4,方向图重要吗 有些物理网的应用比较极端,如放在下水管道等,大家自然就想让天线延某一个方向辐射,事实上是,天线的方向图受制于整个产品的尺寸,天线形式和馈电位置等。其中尺寸占更大的作用,整体尺寸小于一个波长,只能调出苹果图。只要把精力放在提高效率就可以了,在下水道中,能量只要辐射出去,自然是往两侧传播——下水道已经改变了天线的方向图。笔者参加过一个开关面板的设计,单独看天线,偏向于苹果图,安装在墙壁后,波形自然往外部辐射(墙壁类似于地面,可以用镜像理论解释,后续的软文会给出仿真结果和相应的解释)

5,产品尽量小怎么办,做智能穿戴产品时,总想把产品做的尽量小,多小才是极限?建议整体尺寸不小于所用频率的十分之一波长,小于这个尺寸,就算通过匹配等手段拉出完美的驻波,也是没什么效率,带宽很窄,一般满足不了正常通信。


以上纯手码,终端天线设计要注意的点太多,限于时间和水平,这里就抛砖引玉,欢迎讨论。

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