如何正確選用無(wú)線(xiàn)模塊天線(xiàn)

　　在萬(wàn)物互聯(lián)的大趨勢下，無(wú)線(xiàn)通信模塊成為了各類(lèi)電子設備中不可或缺的一部分，而模塊的通信質(zhì)量很大程度上取決于天線(xiàn)設計是否合理。本文介紹了如何選擇合適的天線(xiàn)并發(fā)揮出天線(xiàn)最佳的性能。

　　隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，為了節省研發(fā)周期，不少廠(chǎng)商都推出各種各樣的成品天線(xiàn)。然而如果工程師選擇不當，不僅起不到應有的效果，反而會(huì )浪費很多時(shí)間與成本在排查調試上，得不償失。本文將介紹常用的幾種天線(xiàn)并結合在工程中的實(shí)際使用經(jīng)驗給出設計建議，以供大家參考。

　　接下來(lái)為大家介紹常用的天線(xiàn)種類(lèi):

　　(1) 板載PCB式天線(xiàn):采用PCB蝕刻而成，成本低，但是性能有限，可調性好，可大批量用于藍牙、WiFi無(wú)線(xiàn)通信模塊。

　　(2) SMT貼片式：常用的有陶瓷天線(xiàn)，占用面積少，集成度高，容易更換，適用于對空間要求小的產(chǎn)品，但是該類(lèi)型天線(xiàn)價(jià)格稍貴且帶寬偏小。

　　(3) 外置棒狀天線(xiàn)：性能好，無(wú)需調試，方便更換，增益高，適用于各種終端設備。

　　(4) FPC天線(xiàn)：通過(guò)饋線(xiàn)連接，安裝自由，增益高，通?？梢允褂帽衬z貼在機器非金屬外殼上，適用于性能要求高且外殼空間充足的產(chǎn)品上。

　　圖1 常見(jiàn)天線(xiàn)

　　天線(xiàn)的作用是將射頻信號輻射到自由空間，這時(shí)候選擇合適的天線(xiàn)對于傳輸距離就有很大的影響。天線(xiàn)對周?chē)h(huán)境很敏感，很多情況下會(huì )出現即使選擇了合適的天線(xiàn)，也達不到預期的效果。由于有些客戶(hù)對天線(xiàn)設計需要考慮的因素不清楚，這里我們給出在實(shí)際工程設計中的一些經(jīng)驗，便于客戶(hù)更好地設計出自己的電路與PCB，增加項目的成功機會(huì )。

　　1、 匹配電路設計

　　在原理圖設計時(shí)，需要在天線(xiàn)與模塊射頻輸出管腳預留一個(gè)π型網(wǎng)絡(luò )。天線(xiàn)的阻抗受PCB的鋪地、天線(xiàn)的安裝以及周?chē)慕饘俚纫蛩赜绊?，預留這個(gè)網(wǎng)絡(luò )是為了在天線(xiàn)嚴重偏離50歐姆阻抗時(shí)，將其匹配至50歐姆。

　　X1，X2，X3都是電抗元件，如果天線(xiàn)是標準的50歐姆阻抗，那么X2，X3可以不焊接，X1接220PF電容或者0歐姆電阻。在PCB設計時(shí)，這三個(gè)器件已經(jīng)盡量靠近模塊的射頻輸出腳，并且連接的傳輸線(xiàn)短且直。匹配元件的周?chē)?.5mm區域內不要鋪地，以減少寄生參數對匹配電路的影響。

　　圖2 匹配電路

　　2、 微帶線(xiàn)設計

　　在PCB設計時(shí)，由于大部分的天線(xiàn)與模塊的輸出阻抗是50歐姆，為了盡量減少在傳輸過(guò)程中能量的反射，射頻輸出管腳到天線(xiàn)之間的PCB引線(xiàn)應為50歐姆的微帶線(xiàn)。常用的板材為FR4(介電常數4.2-4.6)，根據經(jīng)驗，當線(xiàn)寬約為微帶線(xiàn)距離參考層距離的2.2倍時(shí)，微帶線(xiàn)的特征阻抗約為50歐姆。具體設計時(shí),建議使用微帶線(xiàn)阻抗控制工具(ADS、txline等)來(lái)計算,并通過(guò)實(shí)際調試來(lái)完成微帶線(xiàn)的設計。如下圖所示，微帶線(xiàn)下面的鋪地層必須是完整的地，在微帶線(xiàn)兩側需要多打接地過(guò)孔。

　　圖3 微帶線(xiàn)

　　3、 金屬對天線(xiàn)的影響

　　如果天線(xiàn)附近有金屬材料的物體時(shí)，金屬能反射電磁波，不但會(huì )影響天線(xiàn)的實(shí)際使用空間，增加天線(xiàn)的損耗電阻，降低輻射效率，而且導致天線(xiàn)輻射性能的惡化。在安裝天線(xiàn)時(shí)，要注意：

　　a：天線(xiàn)距離電池至少要有5mm;

　　b：天線(xiàn)距離屏蔽殼至少要有4mm;

　　c：在需要安裝外殼的場(chǎng)合，不要在外殼表面使用具有金屬成分的噴漆或者鍍層。

　　WM6201系列是ZLG致遠電子針對工業(yè)4.0領(lǐng)域推出的一款低功耗、高性能Wi-Fi模塊，產(chǎn)品采用博通無(wú)線(xiàn)方案設計，內置一顆Cortex-M4內核的處理器，主頻高達100MHz，無(wú)線(xiàn)遵循IEEE 802.11b/g/n協(xié)議，支持UART串口透明傳輸，用戶(hù)無(wú)需了解復雜的TCP/UDP及無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，即可實(shí)現設備的快速聯(lián)網(wǎng)。

　　模塊經(jīng)過(guò)系列權威射頻儀器的檢驗和認證，并采用超小的體積設計，使其更易于集成到各種智能設備中。