浅谈PCB布局的天线设计

　　天线对周围环境敏感。因此，当PCB上有天线时，设计布局应考虑到天线的要求，因为这可能会极大地影响设备的无线性能。将天线集成到新设计中时应格外小心。甚至PCB的材料，层数和层厚度也会影响天线的性能。

　　定位天线以提高性能

　　天线以不同的模式工作，并且根据单个天线的辐射方式，可能需要将其放置在特定位置上-沿着PCB的短边，长边或角落。

　　通常，PCB的角是放置天线的非常好的位置。这是因为拐角位置允许天线在五个空间方向上具有间隙，并且天线的馈电位于第六方向上

　　天线制造商提供了适合不同位置的天线设计选择，因此产品设计师可以选择最适合其布局的天线。通常，制造商的数据表会显示参考设计，如果遵循该参考设计，则会提供非常好的性能。

　　用于4G和LTE的产品设计通常采用多个天线来构建MIMO系统。在这样的设计中，在同时使用多个天线的情况下，通常将天线放置在PCB的不同角上

　　重要的是不要在天线附近的近场中放置任何组件，因为它们可能会干扰其性能。因此，天线规范将规定保留区域的大小，该区域是天线附近和周围必须远离金属物体的区域。这将适用于PCB中的每一层。此外，不得在电路板任何层上的该区域内放置任何组件，甚至不要安装螺钉。

　　天线辐射到接地平面，并且接地平面与天线工作的频率有关。因此，为所选天线的接地平面提供正确的尺寸和空间是当务之急。

　　地平面

　　接地平面的大小还应考虑用于与设备通信的任何电线以及为设备供电的电池或电源线。如果接地平面尺寸合适，将确保连接到设备的电缆和电池对天线的影响较小

　　某些天线与接地平面有关，这意味着PCB本身成为天线的接地部分，以平衡天线电流，而PCB的下层可能会影响天线的性能。在这种情况下，重要的是不要在天线附近放置电池或LCD。

　　制造商的数据表应始终规定天线是否需要接地平面辐射，如果需要，则规定所需接地平面的尺寸。这可能意味着间隙区域应环绕天线。

　　靠近其他PCB组件

　　至关重要的是，使天线远离可能干扰天线辐射方式的其他组件。需要警惕的物品是电池；液晶显示器 金属组件，例如USB，HDMI和以太网连接器；以及与开关电源有关的嘈杂或高速开关组件。

　　天线与另一个组件之间的理想距离根据该组件的高度而变化。通常，如果一条线与天线的底部成8度角绘制，则该组件如果位于该线下方，则与天线之间的安全距离。

　　如果附近有其他天线以相似的频率工作，则可能会导致两个天线失谐，因为它们会影响彼此的辐射。我们建议通过在高达1 GHz的频率上至少隔离-10 dB的天线和在20 GHz的情况下至少-20 dB的天线来缓解这种情况。这可以通过在天线之间留出更大的距离或旋转天线来完成，以使它们彼此之间相隔90度或180度放置。

　　设计传输线

　　传输线是射频走线，将射频能量传送到天线或从天线传出，以将信号传送到无线电。传输线的设计需要为50，否则可能会将信号反射回无线电并导致信噪比（SNR）下降，这可能使无线电接收器失去意义。反射以电压驻波比（VSWR）进行测量。好的PCB设计将表现出合适的VSWR测量，可以在测试天线时进行测量。

　　我们建议谨慎设计传输线。首先，传输线应该是笔直的，因为如果它有拐角或弯曲，则可能会造成损耗。通过在走线的两侧均匀放置过孔，可以将可能影响天线性能的噪声和信号损失降至很低，因为通过隔离沿附近走线或接地层传播的噪声，有助于提高性能。

　　较细的传输线可能会造成更大的损耗。RF匹配组件和传输线的宽度应用于调整天线，使其在50Ω的特性阻抗下工作。 传输线的尺寸会影响性能，并且传输线应尽可能短以使天线性能良好。

　　如何获得更好的性能？

　　如果允许正确的接地平面并将天线放置在非常好的位置，则您已经有了一个不错的开始，但是可以做更多的事情来提高天线性能。您可以使用匹配的网络来调谐天线-这将在某种程度上补偿可能影响天线性能的任何因素。

　　关键的射频组件是天线，其匹配网络及其射频输出。将这些元件放在附近的配置将使信号损失最小化。同样，如果您的设计包括匹配的网络，则如果天线的走线长度与制造商的产品规格中指定的走线长度匹配，则天线将表现非常好。

　　PCB周围的外壳也可能有所不同。天线信号不能在金属中传播，因此将天线放置在金属外壳或具有金属特性的外壳中不会成功。

　　同样，在将天线放置在塑料表面附近时请务必小心，因为这可能会对天线性能造成很大的损害。某些塑料（例如，玻璃纤维填充的尼龙）有损耗，并且会衰减到天线的RF信号。塑料的介电常数比空气高，会严重影响信号。这意味着天线将记录更高的介电常数，从而增加了天线的电气长度并降低了天线辐射的频率。

　　我们建议使用高质量的FR4电路板-它们不太可能造成RF性能问题。
编辑：hfy