天線作為無線信號(hào)輻射和接收的重要器件,在無線通信中起著關(guān)鍵作用。天線究竟是如何實(shí)現(xiàn)信號(hào)從有線到無線的轉(zhuǎn)換的?
什么是PCB天線?顧名思義,就是在PCB上印制了一根走線,可以將其畫成直線走線,反轉(zhuǎn)的F形走線,蛇形或圓形走線等,長度為四分之一波長就基本可以形成天線,將電信號(hào)輻射出去或接收信號(hào)。
汽車天線PCB最常見的結(jié)構(gòu)是倒F天線
倒F天線模型
天線的長度需要符合傳輸信號(hào)的四分之一自由空間波長,才能達(dá)到發(fā)射和接收轉(zhuǎn)換效率最高,同時(shí)更好產(chǎn)生較好輸入阻抗。2.45GHz信號(hào)的自由空間波長為122.45mm,因此相應(yīng)的天線長度約為30.6mm,該長度就是PCB天線中倒F部分(L)的長度。實(shí)際設(shè)計(jì)中,為了盡可能減小天線占用的空間,常常會(huì)設(shè)計(jì)成蛇形走線。天線的高度(H)、饋線與接地點(diǎn)的距離(S)以及蛇形走線的寬度這三項(xiàng)參數(shù)設(shè)計(jì)到具體的仿真調(diào)試,受篇幅影響,這里暫不展開說明。
汽車天線電路板的蛇形走線
除了倒F部分的蛇形走線,天線還需要良好的接地面,才能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輻射和接收。接地面的長度要求和蛇形走線部分一樣,為傳輸信號(hào)的四分之一自由空間波長,即30.6mm??紤]到產(chǎn)品的實(shí)際使用環(huán)境,無線模組的體積不能太大,因此本次設(shè)計(jì)中,我們將ZM602模組的整體尺寸設(shè)計(jì)為25*18mm,其中接地面的最大長度約為25mm(對(duì)角線)。由于接地面長度無法達(dá)到30.6mm的要求,天線性能受到一定影響。但若將ZM602模塊焊接在測試底板或者客戶底板上,即可借助底板的接地面,讓天線發(fā)揮出最好的性能效果。
經(jīng)過仿真軟件的調(diào)整優(yōu)化后,我們最終確定的天線模式尺寸如下。
汽車天線線路板作為信號(hào)傳輸?shù)年P(guān)鍵載體,其設(shè)計(jì)優(yōu)劣直接決定了信號(hào)的接收與發(fā)射效率,影響著車載通信、導(dǎo)航及多媒體系統(tǒng)的信號(hào)質(zhì)量,對(duì)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高速的通信至關(guān)重要。汽車內(nèi)部空間有限,精心設(shè)計(jì)的天線 PCB 能夠有效利用空間,在不占用過多車內(nèi)空間的前提下,保障天線性能,滿足汽車緊湊布局的需求。合理的 PCB 設(shè)計(jì)能夠增強(qiáng)抗干擾能力,減少車內(nèi)復(fù)雜電子環(huán)境對(duì)天線信號(hào)的干擾,確保天線穩(wěn)定工作,為駕乘者提供可靠的通信與信息服務(wù)。