WIFI天线

1 WiFi天线设计对 PCB布线和结构的若干建议 斯凯威科技（北京）有限公司 2 目 录 1 PCB布线方面的一些建议 ·········································································································3 1.1 天线的形式及天线位置和馈点尺寸的建议···································································3 1.2 匹配电路布线的建议······································································································4 1.3 从WiFi模块到天线匹配电路的微带线 ········································································5 1.4 其他一些问题 ·················································································································5 2 工业设计方面的一些建议·········································································································5 2.1 设备外壳金属成分的使用问题 ······················································································5 2.2 纯金属结构件的使用······································································································5 2.3 给天线预留安装位置的考虑 ··························································································5 2.4 其他模块和天线相对位置布局的考虑 ··········································································6 3 天线最终的目的是要将射频信号辐射到自由空间，这时天线的设计就显得非常重要，但 是天线设计很大程度上依赖于所安装平台的特性，另外天线对周围环境很敏感，这些原因导 致很多情况下，天线对每个平台都是独一无二的设计。由于客户对天线设计所考虑的因素不 太清楚，这里给出一些我们对便携设备天线设计的一些建议，便于客户更好的设计自己的电 路和 PCB，增加项目成功的机会。但是每个项目都有各自的特点，所以还有一些问题需要 具体问题具体分析。 1 PCB布线方面的一些建议 1.1 天线的形式及天线位置和馈点尺寸的建议 内置天线经常采用的几种形式分别为，分为弹片形式和 chip贴片天线和 FPC天线。贴 片天线的形式是统一规格的，有固定的尺寸，焊盘的位置和尺寸根据具体规格的天线也是固 定的。另外根据特定型号的天线有相关的天线周围净空的和设备尺寸的建议等设计指导 意见。 如果采用弹片形式，我们建议客户采用 PIFA 天线作为 WiFi 天线的形式，根据我们的 经验，PIFA 天线成功率和性能都要好一些。天线 RF 馈电焊盘应采尺寸为 2×3mm，焊盘 含周边≥0.8mm 的面积下 PCB 所有层面不布铜。如果为 PIFA 天线，还要加一个 2×3mm 的地焊盘，两个焊盘之间距离为 2mm。 天线通常的位置都在设备的顶部，PCB 顶部开始，将此区域内的所有层的地切掉 2～ 3mm，但属于天线地焊盘的那层的焊盘部分要保留。 注：黄色方框的区域是天线和支架安装的位置。 4 1.2 匹配电路布线的建议 天线匹配电路的拓扑结构为从天线开始四个件并串并串，到测试口或者 Power amplifier。匹配电路下方以及匹配网络周围 1.5mm区域内不要铺地。匹配网络摆放位置距离 馈电焊盘放较近为好（但不要太近）。 5 1.3 从WiFi模块到天线匹配电路的微带线 从WiFi模块到天线匹配电路的信号传输线为 50ohm特性阻抗的微带线。为了避免在微 带线上的损耗，模块应该尽可能的靠近天线。微带线必须根据具体的 PCB 来决定尺寸。不 允许有交叉的线在微带线和地之间通过。 1.4 其他一些问题 接地：良好的射频接地对于手机的无线性能而言无疑是相当重要的，须遵循如下几个设 计原则： 尽量使外层区域的地完整，不被分割破坏（非屏蔽罩之内的部分），这个对于天线附近 的区域尤为重要。天线电流必须与噪声电流隔离，如果天线附近的接地区域被破坏成不完整 的，必须在其下面相关区域产生一块填充地平面，并用地过孔加以缝合，使之成为完整的地。 此区域走线须得保证天线电流只流过表层平面，且须限制噪声电流流进里面的完整地平面。 在使用预先生产天线时，需要注意的是其特性取决于所连接的地平面。仅当接地平面的 尺寸及形状均与制造商的评估板一致时，方可达到制造商所标明的规格。在其它情况下，用 户需要在实际应用条件下测定预先生产的天线的阻抗，并匹配至所需的特征阻抗。 2 工业设计方面的一些建议 2.1 设备外壳金属成分的使用问题 不要在外壳表面使用具有金属成分的喷涂或者镀层，金属镀层不能实现可靠的接地，会 对天线性能有很大影响。 不要在天线附近使用金属装饰物。 2.2 纯金属结构件的使用 采用全金属结构的部件时（例如前面板或者后面板），请对所使用的部件预留多个接地 点，具体的接地点位置的确定由天线设计公司来确定。 天线辐射区域上方不能有任何接地或者不接地的金属装饰物，包括电镀和镀金。 2.3 给天线预留安装位置的考虑 天线的安装要远离金属物体，天线需要足够的空间来展开，如果采用 chip 天线，那么 需要按照应用指南的要求，给出足够的净空区域和相应尺寸的地。 6 如果采用弹片方式的天线，应该为天线设计支架，天线固定在支架上，而支架和 PCB 再进行固定；或者不用支架，天线固定在外壳上面。 在进行结构设计时要考虑给出天线安装的空间和位置，并考虑在支架或者要安装天线的 外壳上增加热熔柱来固定天线。 2.4 其他模块和天线相对位置布局的考虑 对于 speaker，camera，vibrator，LCD，电池等部件和天线的相对位置，这里有一些通 常的建议： 天线要远离 camera和 flexible PCB； 天线距离电池至少要有 5mm以上的距离； Vibrator要远离天线； 天线到屏蔽罩的距离最小为 2-4mm（会引起寄生效应）； 射频开关和放大器或者双工器要尽可能靠近匹配电路区域。