盘点一下那些年你见过却不了解的PCB天线

 

一、常见天线分类

一个射频产品中使用的天线是有很多种类可以选择的。在选择天线时大小、成本、性能都是最重要的因素。三种常见的短距天线设备是PCB天线，芯片天线和有一个连接器的鞭状天线。

下表列出了这三种天线的优点和缺点：

二、PCB天线

从上表可以看出，考虑成本因素，最适合的是PCB天线，设计一个PCB天线通常很不容易，需要借助仿真工具以达到可接受的方案。而为了获得最佳设计，将仿真工具配置到精确仿真状态是很困难且耗费时间的，因此在板子空间足够的情况下可以参照已有方案，互联网中有很多2.4GHz天线设计方案可以参照。

 

三、芯片天线

如果板子大小对天线有限制，则可以选择使用芯片天线。这总天线允许在小尺寸方案下实现1GHz频率的无线频率。与PCB天线相比较，这种天线增加了BOM和监控成本。即使芯片天线的制造商声称芯片天线在特性的频段匹配50Ω的特征电阻，但是在实际应用中还是需要外加的匹配电路来获得合适的性能。

 

四、鞭状天线

如果性能是首要考虑因素而可以在尺寸和成本上做出让步，那么外接一个连接器连接的天线是个很好的解决方案。这种天线通常是单极的而且有全方向的辐射图。也就是说这种天线在全方位都有相差不多的性能。鞭状天线的价格明显高于芯片天线，并且还需要在PCB板上额外增加一个连接器，这也增加了成本。

五、天线参数

为一个无线设备选择天线时有几个参数是必须考虑到的。这里边最重要的参数就是在天线周围不同方向上的辐射变化、天线效率如何、天线工作时需要的带宽和需要提供给天线的功率。这一部分相对复杂则不展开说了，需要使用专门的测量工具绘制辐射图。

辐射图：

接下来主要看看常用的PCB天线在PCB设计中的应用：

这是一个2.4GHz PCB天线。在PCB设计中需要考虑以下因素：

为保证损耗最小，RF 走线尽量短，元件之间尽量排紧凑一些；RF 走线尽量走直线，不要使用直角走线，走线宽度以及走线和外围 GND 的间距推荐 0.5mm。因 PCB 板材和介质会影响 RF 走线阻抗，为保证 RF 走线的阻抗50Ω，可以适当调整走线宽度以及走线和外围 GND 的间距。

RF尽量一字走线，如果空间受限无法一字走线，可使用L形走线，但不能使用U形走线。

RF走线四周一定要包地处理，上下层通过GND过孔连接。

射频部分布局尽量靠近板边，尽可能远离强辐射信号（高速信号等）。

天线正面和背面周边一定要隔空处理，保证天线与 GND 的间距在3mm以上，并且不能有金属元器件。

天线的长度一般是 30mm 左右，为蓝牙信号波长的 1/4。

为了提高 ESD 防护能力，天线表面不能裸露在外面，需要有阻焊层覆盖，最好在天线上表面再加一层丝印。