無論是Wi-Fi、藍牙還是LoRa應用,PCB貼片天線都扮演著重要角色。本文面向無射頻背景的開發者,以通俗易懂的方式介紹貼片天線的基本原理,并通過具體案例引導讀者完成從仿真建模到實物調試的全過程。
一、必知的天線常識
在正式介紹AirANT1564天線之前,先說幾個跟天線相關的大白話常識。
1.1 貼片天線性能
PCB貼片天線的性能表現,不只是跟自身的尺寸和設計有關,跟PCB大板的尺寸也息息相關。所以,不同尺寸的PCB大板需要使用不同的PCB貼片天線。
1.2 天線頻率范圍
4G天線需要覆蓋的頻率范圍是:700M-960MHZ/1710M-3800MHZ
與移動/電信/聯通三大運營商的4G頻段的對應關系是:
低頻段(<1GHz):B5(850MHz);B8(900MHz);
中頻段(1GHz~3GHz):B1(2100MHz);B3(1800MHz);B34(1900MHz);B39(1880-1920MHz);
高頻段(>3GHz):B38(2570-2620MHz);B40(2300-2400MHz);B41(2496-2690MHz);
簡單補充說明如下:
頻段劃分依據:低頻段通常指1GHz以下,覆蓋范圍廣、穿透性強;中頻段為1-3GHz,兼顧覆蓋與容量;高頻段超過3GHz,帶寬更大但覆蓋較弱。
實際應用:B5/B8多用于農村及深度覆蓋;B1/B3/B34/B39承擔城市廣覆蓋和容量;B38/B40/B41則常用于高密度區域或室內補充覆蓋。
1.3 外殼對天線的影響
PCB貼片天線,即便在板子上表現再好,一旦放到塑料外殼內,其指標也可能受到影響(不同材質的外殼介電常數不一樣,會改變電磁場分布,導致天線的諧振頻率發生變化),只能在方便和性能之間取得一個相對的平衡。
如果你使用的是金屬外殼,那么你只有一個選擇——使用外置天線。
二、AirANT1564天線特性
AirANT1564是定制款PCB貼片天線,適用于尺寸較小的PCB大板。
頻率范圍:700M-960MHZ/1710M-3800MHZ,可以覆蓋國內全部的4G頻段。
外形尺寸:14.5*5.6*4.3mm,為小型化設計提供了可能。
以下是比較理想狀態下的無源測試數據,請參考:

PCB大板,72*52*1.6mm;
駐波比VSWR、效率Efficency、增益Gain如下:



三、AirANT1564天線參考設計
為了盡可能的降低PCB貼片天線的使用難度,我們設計了三種典型的PCB封裝,以方便大家的PCB布局和走線。
▼ AirANT1564_A封裝 ▼
1)原理圖:

2)PCB封裝:

3)應用場景一:
適用于細長的板子,可以配合最小寬度20mm左右的板子使用(A凈空區域面積為22mm*18mm,如虛線所示),比如定位器或者USB上網卡小板,見下圖:

4)應用場景二:
適用于天線放在板子拐角,需要的凈空區大小為50*18mm;當板子實際寬度大于天線封裝凈空區的長度要求(50mm,圖中的B區域)時,則推薦將天線凈空區擴大為放置天線側PCB大板的實際長度,如下圖中的A+B區域;
如果板子實際寬度雖然大于天線封裝凈空區的長度要求(50mm,圖中的B區域),不建議但可以在不得不的情況下將系統所需的元器件放在A區域,但至少要保證B區域的凈空。

▼ AirANT1564_B封裝 ▼
此封裝主要用在天線和模塊布局靠近板邊的位置。
1)原理圖:

2)PCB封裝:

3)PCB天線區域示意圖:

▼ AirANT1564_C封裝 ▼
此封裝應用于板子尺寸比較大,天線需要靠中間位置放置的情況。
1)原理圖:

2)PCB封裝:

3)PCB天線區域示意圖:

今天的內容就分享到這里了~
審核編輯 黃宇
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