1.印制板天線設想
1.1印制板天線 layout 設想
2.4G的印制版天線首要有兩種布局，PIFA天線和單級天線。PIFA天線的天線饋電點和地址是毗連到一路的，天線和地之間構成一個電容效應，便是旌旗燈號經由過程天線（等效為電感）升壓到等效電容上，經由過程電容再把能量輻射進來。單級天線是接納1/4波長原 理，此中一個饋點是螺旋或單桿，別的一極是地。兩種天線的場布局簡略，能夠簡略等效為一個LC諧振回路，此中C出格小，一個一個的諧振回路耦合上去，最初電磁場釋 放到內部。
PIFA天線的電容絕對單級天線來講大良多，也便是說能量在諧振腔中更多，外 界不輕易攪擾，也很難轉變PIFA天線的阻抗，以是不變性比單級天線強；但也由于他的 電容太大，致使外界的不異的能量進入，在PIFA天線上發生的電壓變更，遠遠不如單級 天線打。以是效力和活絡度低于單級天線。
普通，能夠選用外置的鞭狀單級天線，外置的鞭狀單級天線通訊間隔較遠，不過每套須要零丁調試；也能夠選用貼片天線芯片，天線芯片占用PCB尺寸小，不過價錢較 高。
現實操縱中，斟酌到本錢和批量出產不變性等身分，印制板天線因其本錢低、設想恰當能或得充足機能，成為良多無線操縱的首選。本文保舉了三款印制板天線，別離能夠操縱到Dongle真個小尺寸PIFA天線，操縱到無線鼠標板的單級天線和操縱到遙控器 節制板的中尺寸PIFA天線，這些天線都有對應仿真和考證成果。若是須要參考對應天 線，必須嚴酷根據本文給出的天線外形停止設想。
1.2Dongle真個PIFA天線設想
Nano Dongle 天線接納超小型的PIFA天線，由于PCB面積受限，該天線的增益會比其余天線小，對通訊間隔會有影響，普通通訊間隔能夠到達15-20米擺布。由此天線 和XN297和MCU完成的Dongle PCB尺寸為11.6*16.5mm擺布，PCB的厚度為0.6mm。天線詳細尺寸如圖1所示。
圖1 Nano Dongle 天線設想尺寸參考
天線的S11測試數據如圖2所示，籠蓋全部2.4G頻段。
圖2 Nano Dongle 天線S11
天線的增益仿真數據如圖3所示，最大增益為-0.5dB 。
圖3 Nano Dongle 增益和3D標的方針圖（X軸為圖1的擺布標的方針，Y軸為圖1的高低標的方針）
1.3遙控器節制板的中尺寸PIFA天線設想
遙控器節制板的中尺寸PIFA天線尺寸如圖4所示，PCB的厚度為1.0mm.
圖4 Module 天線設想尺寸參考
天線的S11測試數據如圖5所示，籠蓋全部2.4G頻段。
圖5 Module 天線設想 S11
天線的增益仿真數據如圖6所示，最大增益為0.9dB。
圖6 Module 天線增益和3D標的方針圖（X軸為圖4的擺布標的方針，Y軸為圖4的高低標的方針）
1.4無線鼠標板的單極天線設想
無線鼠標板的單極天線，增益較大，走線矯捷，在有充足的PCB空間的情況下能夠 操縱。在設想天線地位時，天線安排在無線鼠標板的前部或左前部，削減右手握住鼠標的情況動手對輻射功率的領受和衰減，該天線也能夠操縱到遙控器上；并且根據產物外形能夠略微變動天線的走線外形。參考尺寸如圖7所示，PCB的厚度為1.6mm。
圖7 Mouse 天線設想尺寸參考
天線的S11測試數據如圖8所示，籠蓋全部2.4G頻段。
圖8 Mouse 單極子天線S11
天線的增益仿真數據如圖9所示，最大增益為3.7dB。
圖9 Mouse天線增益和3D標的方針圖（X軸為圖7的擺布標的方針，Y軸為圖7的高低標的方針）
2、藍牙天線設想
今朝最罕見的藍牙天線有偶極天線（dipole antenna）,倒 F 型天線（planar inverted F anternna）、曲流線型天線（meander line antenna）、細小型陶瓷天線（ceramic antenna）、液晶聚合體天線（lcp）和棒狀天線（2.4G 頻次公用）等。由于這些具備類似全向性的 輻射場型和布局簡略、建造本錢低的長處，以是很是合適嵌入藍牙手藝裝配操縱。下面首要先容 4 種天線的設想體例。
2.1、倒 F 型天線
倒 F 型天線是由于其布局與顛倒的英筆墨母 F 類似而得名。以下圖 10 所示。此中
（L+H）只要四分之一波長，并且在其布局中已包羅有打仗地金屬面，能夠降落對模塊中接地金屬米難的敏感度，以是很是合適用在藍牙模塊裝配中。別的一方面，由于倒 F 型天線只須要操縱金屬導體共同恰當的饋線及天線短路到接地面的地位，故其建造本錢低，并且能夠間接與 pcb 電路板焊接在一路，一體化設想。
倒 F 型天線的天線體能夠為線狀或片狀，若以金屬片建造則能夠為 SMD（suerface- mountde device）組件焊接在電路板上到達埋沒天線的方針。此時為了撐持金屬片不與接地金屬面發生短路，凡是會在金屬片與接地面之間插手絕緣介質。當操縱介電常數較高的絕緣資料還能夠減少藍牙天線尺寸。圖 11 給出了倒 F 型天線的 pcb 設想封裝參數。作為板載天線的一種，倒 F 型天線設想本錢低可是增添了一定的體積，可是現實操縱中是最長見一的一種。
圖 11 倒 F 型天線
倒 F 型天線是 1/4 波長天線，撤除其天線接入點外，其外外表為 L 外形。圖 2 中藍牙天線接入點與藍牙芯片的天線引腳相毗連，外外表 L 型短邊接地，天線接入點介于地和天線開放端之間。板載 F 型天線普通放在 pcb 頂層，鋪地普通放在頂層并位于天線四周，但天線四周務必不能安排地，四周應是凈空區。圖 12 給出了倒 F 型天線在 PROTEL 中建形成板載天線的操縱樹模：
圖 12 倒 F 型天線在 PROTEL 中建形成板載天線的操縱樹模
2.2、曲流型天線
曲流型天線的長度比擬難肯定。長度普通比四分之一波長稍長，其長度由其多少拓撲空間及敷地域決議。曲流型天線普通是 PCB 封裝，即板載天線。和倒 F 型一樣普通放在 PCB 頂層，鋪地普通放在頂層位于天線四周，但天線四周務必不能安排地，四周應是凈空區。其 PCB 封裝尺寸見下圖 13。
圖 13 曲流型天線
圖 14 給出了曲流型天線在 PROTEL 中建形成板載天線的操縱樹模
2.3、陶瓷天線
陶瓷天線是別的一種合適于藍牙裝配操縱的小型化天線。陶瓷天線的品種分為塊狀陶瓷天線和多層陶瓷天線。塊狀天線是操縱低溫將整塊陶瓷體一次燒結完成后再將天線的金屬局部印在陶瓷塊的外表上。多層天線燒制接納低溫共燒的體例講多層陶瓷迭壓對位后再以低溫燒結，以是天線的金屬導體能夠根據設想須要印在每層陶瓷介質層上，如斯一來能夠有用減少天線尺寸，并能到達埋沒天線方針。由于陶瓷自身介電常數較 pcb 電路板高，以是操縱陶瓷天線能有用減少天線尺寸，在介電消耗方面，陶瓷介質也比 pcb 電路板的介電喪失小，以是很是合適低耗電率的的藍牙模塊中操縱。陶瓷天線尺寸普通 1210 封裝相稱，結果要強于板載天線。操縱亦比擬便利，普通有 ANT 接入腳和地腳，在 pcb 設想時，天線四周要凈空就能夠了，出格注重不能敷銅。
參考設想見下圖 15。
圖 15 陶瓷天線
2.4、2.4G 棒狀天線
2.4G 棒狀藍牙天線。該天線體積大，但傳輸間隔要強于其余天線，天線座四周為凈空區。
便攜式藍牙裝備的天線應當是全向性的。設想杰出的藍牙天線將會有助于完成這個方針。由于藍牙 ISM 頻段其任務波長較短，對傳輸停止或傳輸途徑中的妨礙物或導體所形成的能量消耗絕對較高，故應斟酌有墻壁，金屬外殼乃至人體等電磁波妨礙物的存在， 以是藍牙天線的增益也不能太小，一樣的收集接入點的藍牙天線由于須要在不斟酌操縱地位和標的方針的時辰都能順遂的操縱藍牙來作短間隔的傳輸，以是其天線增益必將要比便攜式裝備高很多。別的從產物操縱角度來看，天線對四周接地金屬面非常敏感，象電路板上的接地面或是電路板上防止靜電用的屏障金屬片城市嚴峻影響到天線輻射特點。由下面所述可知，若要確保藍牙天線杰出的任務特點以進一步進步藍牙產物的傳輸品質，就必須要在設想電路的時辰就將藍牙天線的設想和產物操縱情況一并斟酌，如許才能夠加強前期產物操縱的靠得住性和不變性。
RF 走線，在四周的鋪地要相隔三倍以上的間隔會好些：
（1）天線的旌旗燈號（頻次大于 400MHz 以上），輕易遭到衰減，若是天線走線與四周的地太近的話，就會發生寄生電容，（天線與四周地之間的電容），同時走線上會存在寄生電感， 如許寄生電感與寄生電容構成了 LC 的低通濾波，對高頻的衰減很大。
（2）寄生電容對高頻旌旗燈號的回升沿與降落沿起到延緩感化。
（3）對微帶線與帶狀線來講，特點阻抗與板層的厚度，線寬，過孔，板材的介電常數相干。
（4）板材的對高頻旌旗燈號的衰減也很關頭（正切角斜率）。
（5）過孔會發生寄生電感（遠弘遠于走線上的寄生電感），對高頻旌旗燈號，是很是大的衰減（電感是通低頻阻高頻）。以是走 RF 線時，不要有過孔。
3、 433MHZ 天線設想
?天線須要嚴酷根據咱們供給的參考設想
?四周的外殼不能是密封金屬殼體,接近天線局部須要是塑料材質(也不能有含金屬顆粒涂 料的噴涂)
?天線要闊別輸入級(出格當輸入級為 classD 時更要注重)和揚聲器的磁鋼(若是近間隔有
揚聲器,盡能夠操縱防磁揚聲器).
?天線間隔其余導體的間隔最少要大于 15mm,并盡能夠接近外殼
?RF 局部的走線要有完全的參考地,并根據 50 歐姆走線
?能夠斟酌操縱 RF 電纜引出,操縱公用的 PCB 安排天線
?天線和音頻前級和 MIC 的走線要盡能夠闊別,防止 RF 攪擾音頻
?音頻的差分走線要盡能夠平行等長,兩線中心不要安排地線.
?射頻走線不能從模組下穿過,由于模組的 bottom 普通是一個 gnd 層,若是射頻線走主的top 層, 又從模組下走,那末與模組 bottom 的 gnd 間隔很近,對旌旗燈號影響很大.別的 RF 走線過孔也對旌旗燈號有影響，要盡能夠防止。
?天線地區不能有元器件或其余走線。
?S 型天線走線，線間距為線寬的 3 倍（比方線寬為 W=0.8mm 間距為 2.4mm）
圖 16 433 領受天線參考
圖 17 433 發射天線
圖 18 433 發射天線參考 圖 19 433 發射天線參考
