原创深度:射频系统设计之----内置标准天线的选择

作者: 马玺

“图1:各种天线”
图1:各种天线

提到天线,大家肯定不陌生,在我们的生活中天线几乎无处不在,比如图1所示的各种天线。不过今天我们准备谈谈看不见的天线---内置天线。

内置天线就是在设备内部的天线,从设备外部上无法看到。当前内置天线应用最集中的行业就是手机。手机里众多的天线,在手机外形上一个也看不到,其原因就是现在的智能手机都采用了内置的LTE、5G、蓝牙以及Wi-Fi天线。

“图2:安置在手机结构件上的天线”
图2:安置在手机结构件上的天线

天线是一个简单又复杂的射频器件。我们说其简单是因为有些天线就是在电路板上布个线,连物料BOM表都进不去,如图2Wi-Fi模块所示,板上边缘的矩形波走线就是Wi-Fi天线。

“图3:采用板载天线的Wi-Fi模块”
图3:采用板载天线的Wi-Fi模块

但是如果提到天线的理论,恐怕一般的专业天线技术人员也很难讲清楚,而且高性能的天线设计相当依赖仿真软件和暗室测试环境。现代电子设备除了体积小和可移动的特性外,还强调工业设计,让产品外形更加美观,采用内置天线是最符合无线应用设计潮流的。但同样是因为体积小造成了天线安装空间狭小,天线所要求的净空区域不足,周边电路干扰强烈。比如手机应用,为了解决以上问题,内置天线大多采用LDS镭雕天线,这就属于定制天线范畴。定制天线的流程为,将产品的整机交与天线设计工程师,通过大量的重复性无源、有源测试,不断优化天线设计。其中所需测试设备有网分仪、综测仪和暗室测试系统。总之,定制天线需要大量的人力、设备及时间投入,对于一般非大批量无线产品开发工作而言,没有可行性。

“图4:暗室测试场景”
图4:暗室测试场景

除了定制型内置天线,还有标准型内置天线,其产品覆盖各种常见频段,市场有大量的高性能内置标准天线产品,可以满足大多数常规应用的天线需求,完美回避了昂贵的内置天线定制需求。

随着5G技术的普及,5G调制解调器芯片越来越多,自然就会发展更多的5G非手机应用,尤其是追求数据高传输速率的应用比如无人机、智能驾驶、视觉机器人和工业通信等。目前在亚洲,中日韩三国主导的5G市场中,毫米波频段还不多,更多的集中在6GHz频段以下,也就是所谓的Sub-6G频段。针对这一5G应用频段,贸泽也备有相当丰富的库存,其中有来自专业天线厂商Taoglas的5G频段陶瓷贴片天线 - PA.760.A。

“图5:Taoglas的5G频段陶瓷贴片天线
图5:Taoglas的5G频段陶瓷贴片天线 - PA.760.A

PA.760.A陶瓷贴片天线尺寸为40*6*5mm,带宽为600-6000MHz,覆盖了6GHz以下的5G NR(新频段)以及LTE频段,并向下兼容3G/2G频段。该天线采用了定制的陶瓷及革命性的新技术。实现了目前业内最高效的全频段,小封装贴片陶瓷天线。PA.760.A是在通过IATF16949认证的工厂所生产,同时符合汽车和恶劣环境应用。

PA.760.A天线采用线极化方式,全向辐射设计,在各频段均有优秀的效率,见图6。

“图6:PA.760.A天线各频段的效率与增益”
图6:PA.760.A天线各频段的效率与增益

除了5G通信技术以外,当下最热门的无线应用非NB-IoT莫属,也就是窄带物联网。这种新技术具有低功耗、远距离传输和高系统容量等特性,并可以与现有4G和5G基站通信。NB-IoT正在不断的出现在传统行业中,如水电煤抄表、工业仪表无线组网、共享自行车和环境监测等等。

针对NB-IoT,贸泽也备有很多相应的标准内置天线,比如来自Laird Connectivity的Revie Flex天线 - EFF692SA3S。

“图7:Laird
图7:Laird Connectivity的Revie Flex天线 - EFF692SA3S

这款天线为可粘贴安装线极化PCB天线,PCB部分尺寸为90mm*20mm,厚度为1.6mm。产品家族中有多种馈线长度及连接方式。RevieFlex天线针对NB-IoT以及LTE Cat-M1频段专门做了优化,从数据手册所提供的各频段辐射方向图来看,在698-875MHz和1710-2500MHz频段具有出色全向辐射性能。天线效率超过51%,在内置天线中属于很不错的性能。天线背部自带粘贴条,非常易于部署,适用于需要内置天线的NB-IoT以及LTE Cat-M1的产品设计。

贸泽备货有来自数十家供应商的6000余种标准天线产品,频段覆盖广播频段的150KHz到毫米波频段的88GHz,必有一款符合您的需求,更多内置标准天线的信息,请扫码:

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“作者:马玺”
作者:马玺

多年来深耕半导体产品的技术开发及市场营销。曾任职于梅特勒-托利多研发工程师,富士通半导体产品工程师,贸泽电子技术营销产品经理等职位。具有10多年国际知名企业电子半导体相关领域产品研发及技术营销专业背景,熟悉嵌入式系统、微控制器,存储器及无线领域相关的市场与技术。

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