PIFA在各种应用中的优缺点

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无线连接对于当今各种电子设备都变得越来越重要。电子产品对无线通信组件的需求因此明显增加，其中包括天线。

本技术说明书提供一种名为平面倒F天线（通常缩写为PIFA）的常用天线类型的信息，侧重介绍PIFA在各种应用中的优缺点。

I. PIFA技术

PIFA是一种特殊的单极天线，起源于倒F天线（图1）。倒F天线是与PCB平行的一个单极天线，用短路臂与PCB板连接。PIFA从这种天线演变而来，用一块顶板代替了单根天线，见图2。

PIFA像贴片天线一样，是窄频带天线。区别在于，PIFA可以利用不同的方法来扩展带宽，比如在板上开槽和利用寄生元件。通过这些方法还可以改变顶板大小，从而打造出更小的天线。改变PIFA 大小的另一个方法是使用所谓的电容性负载。通过在天线的远端添加小电容，可以达到更低的频率。这么做虽然会使辐射能力变差，但对于特定应用场景来说，可用来实现尺寸大小与性能之间的最佳平衡。

使用PIFA的最大优势之一是只需占用很小的电路板空间。由于天线的位置在PCB板上方，且平行于PCB板，所需的空间就只是安装引脚占用的地方。不需要对地或其他金属的净空区，这意味着可以将元器件安装在天线的下方，而且PCB两面都可以安装，见图 3。

图 3 下方带有射频模块和其他组件的 PIFA

上文提到的短路臂的作用是充当天线的阻抗匹配。由于单极天线本来就是电容性的，利用增加的电感，可将天线匹配到所需的阻抗（通常为 50Ω），这就是短路臂的真正用途。这意味着阻抗匹配所需的无源器件更少，在此类元件中产生的寄生损失更小，辐射效率更高。

PIFA具有支持中到高带宽（取决于具体应用）、全向辐射和混合极化方式的特点，参见图 4。通过短路臂，工作中的PIFA可以与PCB的地平面建立强连接，再加上相当高的带宽，使得这种天线面对周围环境变化表现十分稳健。比如靠近金属时，其他类型的天线可能出现频率飘移和辐射能力降低的现象，而PIFA会保持高效地发射信号。

对于天线而言，有非常多不同的应用场景：静止或移动的设备，不同的通信协议和通信频率等。根据设备可能面对的情况，天线技术的选择对于实现稳定的无线连接显得十分重要。因此，在任何无线系统中，天线都是最重要的组件之一。

某些天线类型（比如陶瓷贴片天线）通常只胜任辐射方向已知且固定不变的设备，比如静态壁挂式设备。PIFA 作为一种提供混合极化方向的全向性天线，经实践证明不仅适用于静态应用，也特别适合经常移动位置、使用环境不断变化的设备，比如可穿戴设备和移动设备。

无论周围环境如何，这种类型的天线表现都非常稳定，进一步增加了在这些场景下使用该类天线的优势。

 

Abracon 以技术专长，拥有丰富的产品线，通过全球分销渠道提供频率控制与时钟器件、电感与连接器，以及射频和天线解决方案。Abracon 及旗下品牌主要包括 Ecliptek、Fox 和 ProAnt，在通信、消费、交通、医疗、工业、航空航天和国防等市场提供创新的互联物联网解决方案。

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审核编辑 ：李倩