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談談看不見的天線---內置天線

貿澤電子設計圈 ? 來源:貿澤電子設計圈 ? 2020-04-28 09:40 ? 次閱讀
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提到天線,大家肯定不陌生,在我們的生活中天線幾乎無處不在,比如圖1所示的各種天線。不過今天我們準備談談看不見的天線---內置天線。

圖1:各種天線

內置天線就是在設備內部的天線,從設備外部上無法看到。當前內置天線應用最集中的行業就是手機。手機里眾多的天線,在手機外形上一個也看不到,其原因就是現在的智能手機都采用了內置的LTE5G藍牙以及Wi-Fi天線。

圖2:安置在手機結構件上的天線

天線是一個簡單又復雜的射頻器件。我們說其簡單是因為有些天線就是在電路板上布個線,連物料BOM表都進不去,如圖2Wi-Fi模塊所示,板上邊緣的矩形波走線就是Wi-Fi天線。

圖3:采用板載天線的Wi-Fi模塊

但是如果提到天線的理論,恐怕一般的專業天線技術人員也很難講清楚,而且高性能的天線設計相當依賴仿真軟件和暗室測試環境。現代電子設備除了體積小和可移動的特性外,還強調工業設計,讓產品外形更加美觀,采用內置天線是最符合無線應用設計潮流的。但同樣是因為體積小造成了天線安裝空間狹小,天線所要求的凈空區域不足,周邊電路干擾強烈。比如手機應用,為了解決以上問題,內置天線大多采用LDS鐳雕天線,這就屬于定制天線范疇。定制天線的流程為,將產品的整機交與天線設計工程師,通過大量的重復性無源、有源測試,不斷優化天線設計。其中所需測試設備有網分儀、綜測儀和暗室測試系統。總之,定制天線需要大量的人力、設備及時間投入,對于一般非大批量無線產品開發工作而言,沒有可行性。

圖4:暗室測試場景
除了定制型內置天線,還有標準型內置天線,其產品覆蓋各種常見頻段,市場有大量的高性能內置標準天線產品,可以滿足大多數常規應用的天線需求,完美回避了昂貴的內置天線定制需求。
隨著5G技術的普及,5G調制解調器芯片越來越多,自然就會發展更多的5G非手機應用,尤其是追求數據高傳輸速率的應用比如無人機、智能駕駛視覺機器人和工業通信等。目前在亞洲,中日韓三國主導的5G市場中,毫米波頻段還不多,更多的集中在6GHz頻段以下,也就是所謂的Sub-6G頻段。針對這一5G應用頻段,貿澤也備有相當豐富的庫存,其中有來自專業天線廠商Taoglas的5G頻段陶瓷貼片天線 - PA.760.A。

圖5:Taoglas的5G頻段陶瓷貼片天線 -PA.760.A
PA.760.A陶瓷貼片天線尺寸為40*6*5mm,帶寬為600-6000MHz,覆蓋了6GHz以下的5G NR(新頻段)以及LTE頻段,并向下兼容3G/2G頻段。該天線采用了定制的陶瓷及革命性的新技術。實現了目前業內最高效的全頻段,小封裝貼片陶瓷天線。PA.760.A是在通過IATF16949認證的工廠所生產,同時符合汽車和惡劣環境應用。

PA.760.A天線采用線極化方式,全向輻射設計,在各頻段均有優秀的效率,見圖6

圖6:PA.760.A天線各頻段的效率與增益
除了5G通信技術以外,當下最熱門的無線應用非NB-IoT莫屬,也就是窄帶物聯網。這種新技術具有低功耗、遠距離傳輸和高系統容量等特性,并可以與現有4G和5G基站通信。NB-IoT正在不斷的出現在傳統行業中,如水電煤抄表、工業儀表無線組網共享自行車和環境監測等等。

針對NB-IoT,貿澤也備有很多相應的標準內置天線,比如來自Laird Connectivity的Revie Flex天線 - EFF692SA3S。

圖7:Laird Connectivity的Revie Flex天線 - EFF692SA3S
這款天線為可粘貼安裝線極化PCB天線,PCB部分尺寸為90mm*20mm,厚度為1.6mm。產品家族中有多種饋線長度及連接方式。RevieFlex天線針對NB-IoT以及LTE Cat-M1頻段專門做了優化,從數據手冊所提供的各頻段輻射方向圖來看,在698-875MHz和1710-2500MHz頻段具有出色全向輻射性能。天線效率超過51%,在內置天線中屬于很不錯的性能。天線背部自帶粘貼條,非常易于部署,適用于需要內置天線的NB-IoT以及LTE Cat-M1的產品設計。

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原文標題:射頻系統設計之----內置標準天線的選擇

文章出處:【微信號:Mouser-Community,微信公眾號:貿澤電子設計圈】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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