2.4G天线运用_v1.2

2.4G WIFI 天线运用要点

天线可以有很多种，目前我们主要用了两种天线处理方式，板载的和通过同轴线连接的。板载的有PCB天线，和陶瓷天线（chip antenna）.通过同轴线连接偶极子类天线种类很多，不讨论。这三种天线只要是尺寸大小和成本上符合我们产品上的运用，都可以使用。从性能及方便角度考虑推荐使用非板载天线，这样天线在应用时有更大的灵活性及更容易避免干扰；从成本考虑推荐板载PCB天线。不管哪种天线都必须保证是50欧姆的阻抗，目前我们在我们平台上运用的射频模块都是需求50欧姆天线。

1．推荐的PCB天线。

“倒F型”PCB天线是常用2.4G天线，优点在于运用简单，节约成本，辐射方向性和辐射效率都是通过测试验证了的，阻抗是50o欧姆。

z严格按照以上尺寸做天线PCB封装，单位是mm，铜皮厚是1oz.

z粉红色的十字是天线的馈点，F中蓝色的那段接WIFI模块中的GND. 绿色的区域是净空区，绿色区不应有任何的的信号走线和铺铜。

z必须注意F中蓝色的接地脚必须连接大片的连续的GND,而且是靠近WIFI模块（可以说是RF_GND）,因为倒F天线是单极天线，以地平面构成整个天线整体，如果此接地端的地面积太小或不连续，天线的馈点阻抗难以保证，整个天线难以谐振。

以下是关于接地点不正确的做法

接地点选择太偏，接地面积不够。

z对天线空间的要求：

倒F型天线要求放置在PCB的边缘，F的长边（下图红色箭头所指部分）边缘距离板边不超过0.4MM，F型长边所指向部分PCB不要有铜，如不能避免，要求距离有12MM以上。在天线周围不能有金属的东西，带金属的原件要可靠接地。外壳要求距离倒F天线正面6MM以上，电镀或金属壳部分要求12MM以上。

2.陶瓷天线

陶瓷天线内部结构是一段螺旋走线，使用才陶瓷天线的优点是节约空间，很多的产品由于机构上的限制做不了以上PCB天线，陶瓷天线的缺点是插损大，天线效率不高（10%--50%），成本花费。

z使用陶瓷天线时一定要外加π型网络，并让天线供应商提供匹配网络，才能达到理想效果。z使用陶瓷天线一定要注意留出足够的净空间。

以下是针对此净空间模型做的天线效率的测试

z模型1

测试结果：

D=1mm 天线效率40%

D=3mm 天线效率58%

D=5mm 天线效率63%

D=6mm 天线效率66%

z模型2

测试结果：

L2=1mm 天线效率27%

L2=3mm 天线效率41% L1=3mm 天线效率68%

L2=5mm 天线效率45%

L2=7mm 天线效率53 L1=7mm 天线效率51%

z对天线空间的要求，根据上面的结论，建议D最少要求6MM,L2最少要求6MM,L1不超过3mm。天线对外壳正对距离6MM，金属及电镀部分要求12MM。

3.非板载的天线，建议机器的其他线不要同连接天线的同轴线平行甚至绕在一起，比如电池线，喇叭线等等。

实际例子：下面用同一个WIFI模组的机，WIFI效果差别大

WIFI效果比较好的天线放置方式，天线周围基本没有干扰的东西

WIFI效果不很好的天线放置方式，电池线，喇叭线，喇叭，按键板及其排线和天线混在一起，天线在按键板下方，喇叭离WIFI板上的馈点近。此板甚至在WIFI连接时，喇叭会有沙沙的噪音。

4.微带线的计算。

天线到WIFI模块馈点处传输线那一段需要严格按照50欧姆特性阻抗的走法。

很多的小工具提供计算微带线的阻抗，以下是常用的1mm板厚1oz铜皮厚度的6层板和4层板计算出来的大概的线宽。（pcb加工厂是以oz作为铜箔单位.1oz=35um）

6层板计算出来的微带线宽度是0.34mm(340um)

4层板计算出来的微带线宽度是0.43mm(430um)

从以上工具中计算出来的结果可以看到，线长L并不会影响最后的特性阻抗值，但这并不说线长不重要，因为PCB板的辐射因素多，线长在板上的增加会增加对干扰信号的接收。

(此小工具是Agilentk开发的，已经下载，较大，13M, 要的可以从刘智航处拷贝)

5．对WIFI天线运用要点总结：

z如果空间允许，最好不要选择太小尺寸的天线。

z最好天线与附近物体之间有较大的净空区；否则匹配调节将会变得困难，辐射模式会受到严重扭曲。

z天线的下方不应出现线路布局、接地层。

z天线不应和金属物体放置太近，比如电池、芯片等，不应与电池等金属物有重叠。

z注意内部缆线（如电池电源线）最好不要太靠近天线。

z单极天线需要有合理的接地面才能发挥最好的效果。

z在最终产品方案上进行天线匹配，可以减短调节周期；而在光板上往往需要反复调节。 z不要使用金属外壳或带金属的塑料外壳盖在天线周围。

z不要使用很细的天线馈电线，馈线应有一定的宽度，不应小于0.1mm

z总的来说，影响天线效率的的几个方面如下：

另附对关于提高整个WIFI性能的建议：

1.要确保电源稳定，电源不好会影响WIFI接收的误码率及增加发射的噪声，从而降低数据传输速度。

z建议电源纹波控制在3%内。

z如果用开关电源，要选足够大额定电流的电感，保证电感不会饱和，就算是瞬间饱和也要

尽量避免。

z选低ESR的电容，建议只使用陶瓷电容。

2.要保证走线合理，走线尽量避免走到模块的下方，以保证模块下方可以打足够的过孔。