天线设计和射频布局指南-EDN 电子技术设计

 大家一起学习一下赛普拉斯的这份关于《天线设计和射频布线指南》。这份指南用简单的术语解释了天线设计，并提供了射频组件选择、匹配网络设计和布局设计的指南。

天线参数

下面部分提供了天线性能的某些关键参数。

▪ 回波损耗：天线的回波损耗表示天线如何与阻抗为 50 的传输线 (TL) 实现匹配，将其显示为 Figure 7 中的信号馈送。通常，这个 TL 的阻抗值为 50 Ω，但也可以是其他数值。对于工业标准，商业天线和它的测试设备的电阻为 50 Ω，因此建议您最好使用该值。回波损耗显示：由于不匹配，天线反射的入射功率大小 (公式 1)。一个理想的天线会发射全部功率，不会产生任何反射。如果该回波损耗是无限的，则认为天线与 TL 完全匹配，如 Figure 7 所示。S11是回波损耗的倒数，其单位为 dB。大多数情况下，如果回波损耗 ≥ 10 dB (即 S11 ≤ –10 dB)，便足够大。Table 1 显示了天线的回波损耗 (dB) 与反射功率 (%)。回波损耗为 10 dB 时，表示 90%的入射功率被传给天线以进行发射。

▪ 带宽：是指天线的频率响应。它表示在采用的整个频带上，即在 BLE 应用的 2.40 GHz 至 2.48 GHz 的范围内，该天线与 50 Ω 的传输线如何相互匹配。

如 Figure 8 所示，在 2.33 GHz 至 2.55 GHz 的带宽上，回波损耗大于 10 dB。因此，采用的带宽为 200 MHz 左右。在大多数情况下，更宽的带宽是首选，因为它可以最大限度地减少产品在实际使用中天线周围环境变化引起的失谐效应 (例如放置在木材/金属/塑料桌上的鼠标，鼠标周围的手等)。)

▪ 辐射效率：指的是非反射功耗中的一部分 (请参见 Figure 7) 被消耗为天线中的热量。产生热量是由于 FR4 基板中的介电损耗以及铜线中的导体损耗造成的。该信息作为辐射效率。辐射效率为 100%时，全部非反射的功耗都被发射到空间内。对于小型的 PCB 外形因素，热耗最小。

▪ 辐射图型：该图型表示辐射的方向性，即表示在哪个方向上的辐射更大，哪个方向上的辐射更小。这有助于在应用中准确地确定天线的方向

无方向性天线可以按与轴线相垂直的平面上所有方向进行等效发射。但大多数天线都达不到这个理想的性能。欲了解详细说明，请参看 Figure 9 中所示的 PCB 天线的辐射图。每个数据点都代表 RF 场强，可以通过接收器中用于接收信号强度的指示器 (RSSI) 进行测量。正如所料的情况，获得的轮廓图像并不是圆形的，因为该天线不是各向同性的。