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談?wù)効床灰姷奶炀€---內(nèi)置天線

貿(mào)澤電子設(shè)計(jì)圈 ? 來源:貿(mào)澤電子設(shè)計(jì)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(zhǔn)備談?wù)効床灰姷奶炀€---內(nèi)置天線。

圖1:各種天線

內(nèi)置天線就是在設(shè)備內(nèi)部的天線,從設(shè)備外部上無法看到。當(dāng)前內(nèi)置天線應(yīng)用最集中的行業(yè)就是手機(jī)。手機(jī)里眾多的天線,在手機(jī)外形上一個(gè)也看不到,其原因就是現(xiàn)在的智能手機(jī)都采用了內(nèi)置的LTE、5G藍(lán)牙以及Wi-Fi天線。

圖2:安置在手機(jī)結(jié)構(gòu)件上的天線

天線是一個(gè)簡(jiǎn)單又復(fù)雜的射頻器件。我們說其簡(jiǎn)單是因?yàn)橛行┨炀€就是在電路板上布個(gè)線,連物料BOM表都進(jìn)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(yè)天線技術(shù)人員也很難講清楚,而且高性能的天線設(shè)計(jì)相當(dāng)依賴仿真軟件和暗室測(cè)試環(huán)境?,F(xiàn)代電子設(shè)備除了體積小和可移動(dòng)的特性外,還強(qiáng)調(diào)工業(yè)設(shè)計(jì),讓產(chǎn)品外形更加美觀,采用內(nèi)置天線是最符合無線應(yīng)用設(shè)計(jì)潮流的。但同樣是因?yàn)轶w積小造成了天線安裝空間狹小,天線所要求的凈空區(qū)域不足,周邊電路干擾強(qiáng)烈。比如手機(jī)應(yīng)用,為了解決以上問題,內(nèi)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(chǎn)品的整機(jī)交與天線設(shè)計(jì)工程師,通過大量的重復(fù)性無源、有源測(cè)試,不斷優(yōu)化天線設(shè)計(jì)。其中所需測(cè)試設(shè)備有網(wǎng)分儀、綜測(cè)儀和暗室測(cè)試系統(tǒng)??傊?,定制天線需要大量的人力、設(shè)備及時(shí)間投入,對(duì)于一般非大批量無線產(chǎn)品開發(fā)工作而言,沒有可行性。

圖4:暗室測(cè)試場(chǎng)景
除了定制型內(nèi)置天線,還有標(biāo)準(zhǔn)型內(nèi)置天線,其產(chǎn)品覆蓋各種常見頻段,市場(chǎng)有大量的高性能內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)天線產(chǎn)品,可以滿足大多數(shù)常規(guī)應(yīng)用的天線需求,完美回避了昂貴的內(nèi)置天線定制需求。
隨著5G技術(shù)的普及,5G調(diào)制解調(diào)器芯片越來越多,自然就會(huì)發(fā)展更多的5G非手機(jī)應(yīng)用,尤其是追求數(shù)據(jù)高傳輸速率的應(yīng)用比如無人機(jī)、智能駕駛、視覺機(jī)器人和工業(yè)通信等。目前在亞洲,中日韓三國(guó)主導(dǎo)的5G市場(chǎng)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(duì)這一5G應(yīng)用頻段,貿(mào)澤也備有相當(dāng)豐富的庫(kù)存,其中有來自專業(yè)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(shù)。實(shí)現(xiàn)了目前業(yè)內(nèi)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(rèn)證的工廠所生產(chǎn),同時(shí)符合汽車和惡劣環(huán)境應(yīng)用。

PA.760.A天線采用線極化方式,全向輻射設(shè)計(jì),在各頻段均有優(yōu)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(shù)以外,當(dāng)下最熱門的無線應(yīng)用非NB-IoT莫屬,也就是窄帶物聯(lián)網(wǎng)。這種新技術(shù)具有低功耗、遠(yuǎn)距離傳輸和高系統(tǒng)容量等特性,并可以與現(xiàn)有4G和5G基站通信。NB-IoT正在不斷的出現(xiàn)在傳統(tǒng)行業(yè)中,如水電煤抄表、工業(yè)儀表無線組網(wǎng)共享自行車和環(huán)境監(jiān)測(cè)等等。

針對(duì)NB-IoT,貿(mào)澤也備有很多相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)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(chǎn)品家族中有多種饋線長(zhǎng)度及連接方式。RevieFlex天線針對(duì)NB-IoT以及LTE Cat-M1頻段專門做了優(yōu)化,從數(shù)據(jù)手冊(cè)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(nèi)置天線中屬于很不錯(cuò)的性能。天線背部自帶粘貼條,非常易于部署,適用于需要內(nèi)置天線的NB-IoT以及LTE Cat-M1的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

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原文標(biāo)題:射頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)之----內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)天線的選擇

文章出處:【微信號(hào):Mouser-Community,微信公眾號(hào):貿(mào)澤電子設(shè)計(jì)圈】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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