Антенны на печатной плате требуют невероятных усилий в разработке беспроводных сетей

Поскольку потребители требуют новейших и лучших технологий беспроводной связи, возникает потребность в антеннах на печатных платах, которые можно легко установить внутри продуктов беспроводной связи.

Антенны являются критически важными компонентами для многих беспроводных систем, причем антенны на печатных платах (PCB) лидируют по причине их небольшого размера и простоты интеграции с другими высокочастотными цепями. Характеристики и стабильность антенны на печатной плате в значительной степени зависят от качества ее слоистого материала для фундаментной схемы, причем размер во многом зависит от целевой частоты и длины волны антенны.

Несомненно, у нас есть ненасытный аппетит к беспроводным приложениям - от систем персональной связи (PCS) до приложений Интернета вещей (IoT) до автомобильных электронных систем управления и безопасности. А по мере того, как рабочие частоты ползут выше, от диапазона 2,4 ГГц приложений PCS до частот миллиметрового диапазона (мм-волна) автомобильных передовых систем помощи водителю (ADAS), потребность в антеннах сопровождается необходимостью. Именно здесь на помощь приходят антенны на печатной плате - дизайнеры часто обращаются к ним как к практическим решениям для работы с постоянно растущим спектром беспроводных приложений.

Высокочастотные антенны на печатной плате могут быть такими же простыми, как микрополосковый патч, изготовленный на одной стороне многослойного материала схемы с немного большей поверхностью заземления под ним, на другой стороне диэлектрического слоя. Низкий профиль таких антенн делает их привлекательными для установки в системах с любой доступной плоской поверхностью.

Конечно, диаграмма направленности антенны от такого простого микрополоскового участка будет ограничена. Антенны на печатной плате, работающие с микрополосковыми вставками, часто объединяют несколько участков на одной печатной плате для достижения более высокого усиления для данной рабочей частоты. Размер участка будет зависеть от длины волны целевой рабочей частоты, при этом половина длины волны обычно выбирается для оптимальных резонансных характеристик антенны на целевой частоте.

Конечно, ВЧ / СВЧ-антенны на печатной плате могут быть изготовлены с использованием множества различных технологий линий передачи, таких как полосковые и копланарные волноводные линии передачи. Они могут даже объединить несколько разных линий передачи в одной конструкции антенны на печатной плате.

Что там?

Антенны для печатных плат доступны от многих поставщиков в виде готовых компонентов, которые могут быть добавлены в конструкцию системы; несколько производителей также предлагают услуги по созданию антенн на печатных платах в соответствии с файлами проектирования компьютерной инженерии (CAE) или индивидуальными механическими требованиями. Например, Advanced Circuitry International (ACI) может производить большие антенны (для более низких частот) или большие объемы меньших антенн на больших печатных платах, таких как 12 × 18 дюймов и 18 × 24 дюйма, с использованием односторонних, двусторонних двусторонняя и многослойная антенные платы на печатной плате (рис.1) .



1. Некоторые производители предлагают расширенные возможности для изготовления антенн на печатных платах из широкого спектра материалов для схем и в соответствии с точными требованиями заказчика. (Любезно предоставлено Advanced Circuitry International)

ACI изготавливает антенны на различных материалах подложек, включая высокоэффективные материалы для гибких схем от DuPont, а также ламинаты для ВЧ / СВЧ-схем от ведущих поставщиков материалов для схем, таких как Arlon , Isola , Rogers Corp. и Taconics .

Антенны на печатной плате часто поставляются с клеем для упрощения монтажа в предполагаемом приложении. Выбор такого материала схемы в качестве основы для антенны на печатной плате имеет решающее значение для ее краткосрочных и долгосрочных характеристик, особенно потому, что антенны на печатной плате используются на более высоких частотах миллиметрового диапазона и в более неблагоприятных условиях эксплуатации (например, в приложениях ADAS).

Общие собрания

В некоторых случаях антенны на печатной плате поставляются в виде «сборок» в комплекте с подключенным коаксиальным кабелем и разъемом для быстрого и простого подключения к внутренней печатной плате. Один из таких поставщиков антенн на печатных платах, TE Connectivity , разработал обширную линейку антенн на печатных платах с кабелями и разъемами для работы в широком диапазоне частотных диапазонов для приложений персональных систем связи.

В частности, есть антенная сборка модели 2118060-1 компании (рис. 2) . Он может поставляться с рабочими частотами приблизительно от 2,4 до 2,5 ГГц для Bluetooth, Wi-Fi и беспроводных локальных сетей (WLAN). Длина кабеля составляет 13,78 дюйма (350 мм), с возможностью выбора различных типов разъемов, таких как разъемы MCIS и MHF; антенна на печатной плате имеет клей для крепления на плоской поверхности.



2. Эта антенна на печатной плате считается сборной с соединительным кабелем, разъемом и клеем для простоты интеграции и монтажа в различных приложениях. Антенна в сборе (модель 2118060-1) рассчитана на работу в диапазоне от 2,4 до 2,5 ГГц. (Любезно предоставлено TE Connectivity)

Точно так же модель FXP07.07.0100A от Taoglas Antenna Solutions представляет собой низкопрофильную гибкую антенну на печатной плате с коротким кабелем, разъемом IPEX и липкой лентой для облегчения крепления на плоских поверхностях (рис. 3) . Антенна, соответствующая требованиям RoHS, предназначена для использования с частотами «пентадиапазона», которые включают AMPS от 824 до 896 МГц, GSM от 880 до 960 МГц, DCS от 1710 до 1880 МГц, PCS от 1850 до 1990 МГц и UMTS от От 1710 до 2170 МГц. Компактная антенна с сопротивлением 50 Ом имеет размеры 41 × 24 мм, имеет линейную поляризацию и всенаправленную диаграмму направленности.



3. Этот низкопрофильный антенный узел на печатной плате может поддерживать широкий диапазон частот, охватывающий общий диапазон от 824 до 2170 МГц. (Любезно предоставлено Taoglas Antenna Solutions)

Растущая тенденция в конструкции антенн на печатных платах - это покрытие нескольких частотных диапазонов для размещения систем с широкополосными частотными диапазонами и / или несколькими приложениями. Например, линейка гибких антенн для печатных плат CW3315B0100 от Pulse Electronics оснащена двухдиапазонными антеннами Wi-Fi, предназначенными для покрытия частотных диапазонов WLAN от 2,4 до 2,5 ГГц и от 4,90 до 5,85 ГГц (рис. 4) .



4. Эта миниатюрная гибкая антенна на печатной плате предназначена для покрытия частотных диапазонов WLAN от 2,4 до 2,5 ГГц и от 4,90 до 5,85 ГГц. (Любезно предоставлено Pulse Electronics)

Это также антенные сборки на печатной плате со 100-миллиметровыми кабелями и стандартным разъемом IPEX для упрощения подключения к приложению. Миниатюрные антенные блоки с КПД выше 50% предназначены для внутреннего монтажа в продуктах Wi-Fi. Двухдиапазонный / широкополосный охват CW3315B0100 представляет собой практическое антенное решение для промышленных приложений и устройств IoT, а также приложений в устройствах общественной безопасности.

Простота установки таких миниатюрных антенн на печатной плате с использованием клея может иногда приводить к отсутствию заземляющего слоя любого типа, что снижает эффективность. Хотя нижняя сторона многослойной антенны на печатной плате обычно является заземляющей пластиной, более крупные заземляющие пластины, необходимые для более высокой эффективности, могут увеличивать физический размер антенны на печатной плате и должны учитываться при установке антенны в приложении.