Советы по интеграции антенн FPC

Самая маленькая антенна может быть не лучшим решением для дизайна. Антенна FPC может служить полезной альтернативой для определенных конструкций.

Что вы узнаете:

Антенны SMD и антенны FPC по-разному влияют на конструкцию печатной платы.
Советы по дизайну антенн FPC.


В этой статье исследуются особенности конструкции и интеграции антенн с гибкой печатной схемой (FPC). FPC является альтернативой чиповой антенне и может быть интересным выбором для конкретных встроенных конструкций.

Антенны FPC тонкие, обычно всего 0,15 мм, и имеют отклеивающуюся полосу плюс клейкую область для их фиксации внутри небольшого электронного устройства в различных конфигурациях (рис. 1) . Они поставляются в комплекте с кабелем и разъемом для подключения к нижней крышке или корпусу электронного продукта производителя. FPC легкий, вероятно, менее 0,5 г.


1. Показана антенна FPC с кабелем и разъемом I-PEX.

Преимущество: отсутствие проблем с наземной плоскостью

FPC работает иначе, чем чип-антенна для поверхностного монтажа (SMD). Антенна SMD, в которой для излучения используется заземляющий слой, работает по принципу взаимности. В дипольной антенне используются два излучателя, длина каждого из которых зависит от длины волны частоты, используемой антенной. Встроенные антенны имеют в своей массе один излучатель, и они используют область на печатной плате в качестве противовеса, обычно называемую заземляющим слоем.

В случае антенны SMD длина заземляющего слоя напрямую зависит от длины волны антенны. В конструкции должна быть предусмотрена правильная длина заземляющего слоя, чтобы антенна могла работать и работать с хорошей эффективностью.

Антенны FPC отличаются в этом отношении - им не требуется заземляющий слой для излучения. Таким образом, они дают разработчику больше свободы при размещении компонентов в схеме внутри конструкции.

Однако важно помнить, что коаксиальный кабель становится частью антенны. Таким образом, прокладка кабеля должна быть спланирована так, чтобы эта часть антенны находилась вдали от других компонентов, которые могут создавать шум и помехи.

Размещение

Поскольку заземляющая поверхность не учитывается при проектировании антенны FPC, размер главной печатной платы не имеет значения, как в случае SMD или чиповых антенн. Однако при размещении антенны FPC необходимо соблюдать некоторые основные правила, поскольку большинство антенн чувствительны к окружающей среде.

Антенна будет излучать в шести пространственных направлениях (рис. 2) . В идеале как минимум от трех до пяти из этих направлений должны быть свободны от препятствий, что позволит антенне работать эффективно. Для других направлений, где есть препятствия на пути излучения, все же должен быть минимальный зазор, который будет определен в таблице данных производителя антенны.

2. В нашем примере интеграции показана антенна, размещенная с четырьмя пространственными направлениями, свободными от препятствий.


2. В нашем примере интеграции показана антенна, размещенная с четырьмя пространственными направлениями, свободными от препятствий.

Пластиковый корпус устройства не будет служить препятствием, если материал, из которого изготовлен корпус, не заполнен стеклом или не была нанесена металлическая краска. Металлические предметы и компоненты, такие как кабели данных и печатные платы (PCB) в непосредственной близости от антенны FPC, обычно являются виновниками, блокирующими сигналы.

Ориентация FPC

Форма устройства будет определять идеальную ориентацию FPC по отношению к основной печатной плате. Положение антенны по отношению к печатной плате будет зависеть от близости земли (рис. 3) .

3. На схеме изображены три общие конфигурации FPC на главной плате.



3. На схеме изображены три общие конфигурации FPC на главной плате.

Какой бы вариант ни был выбран, расстояние (d) становится критическим размером в конструкции. Это будет указано в паспорте производителя антенны.

Пример интеграции устройства

На рисунке 4 показан пример интеграции антенны FPC. Основные компоненты устройства находятся внутри внешнего корпуса. FPC приклеен к внутренней части пластикового корпуса устройства, а кабель проложен вдоль печатной платы, чтобы он не мешал другим компонентам. В этом случае FPC располагался в одной плоскости относительно печатной платы. Благодаря тонкой конструкции устройства это было оптимальное место для установки антенны.


4. Здесь FPC интегрирован в узкое устройство.

Кабель I-PEX антенны соединяет ее с конструкцией. Все линии передачи внутри изделия имеют характеристическое сопротивление 50 Ом и должны быть как можно короче. Все другие части радиочастотной системы, такие как приемопередатчики и усилители мощности, также должны иметь импеданс 50 Ом.

Мы рекомендуем использовать коммерческий пакет проектирования радиочастот для создания разводки линии передачи с учетом толщины печатной платы, толщины меди и диэлектрической проницаемости. Программа рассчитает рекомендованную ширину линии передачи и соответствующие промежутки между эталонной землей по обе стороны от трассы антенного фидера, чтобы сохранить системный импеданс 50 Ом.

Подходит ли антенна FPC для вашего дизайна?

Антенны SMD могут быть наиболее очевидным выбором для небольшой печатной платы, но антенны FPC широко используются в приложениях, где недостаточно места для антенны SMD.

Стандартные антенны FPC не рекомендуются для самых маленьких устройств, но есть множество приложений, в которых FPC могут работать хорошо. Они могут быть особенно полезным выбором для тех конструкций, где длина и пространство заземленной поверхности ограничены.

Помните, что FPC несовместимы с машинами для подбора и размещения. Однако они являются хорошим выбором для мелкосерийного производства, когда устройства собираются вручную.