通常在進(jìn)入設(shè)計(jì)周期末尾之前，天線設(shè)計(jì)不會(huì)引起太大注意。原因或許就是因?yàn)樗鼈兪菬o(wú)源器件，在RF信號(hào)通路中所起的作用看來(lái)不大。也可能是是因?yàn)樵O(shè)計(jì)師希望他們一直有能力在剩余空間內(nèi)配置天線設(shè)計(jì)和進(jìn)行元件選擇。還有可能是因?yàn)樘炀€不是摩爾定律的受益者。

無(wú)論具體原因何在，便攜無(wú)線產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員現(xiàn)如今都面臨著許多新的工具、新的方法和新的元件，從而使得對(duì)理想天線的追求又增添了新的折衷過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要切切實(shí)實(shí)地在“造和買(mǎi)”之間作出艱難取舍。與你必須花錢(qián)購(gòu)買(mǎi)的有源器件不同，完全可能只以PCB上幾平方厘米的代價(jià)免費(fèi)制造一個(gè)天線。在許多情況下，這是一種有吸引力的可行選項(xiàng)。但在其它許多情況下，享用這種明顯的“免費(fèi)午餐”的成本太高。現(xiàn)在，一些更新的天線設(shè)計(jì)和器件的出現(xiàn)，使得設(shè)計(jì)師有了另一種選擇。

小天線的世界
小天線在電氣上的一般定義是：基本元件的尺度短于波長(zhǎng)的1/10。對(duì)一個(gè)300MHz信號(hào)，定義上的閥值是10厘米；而在1GHz，該值僅為3厘米。
傳統(tǒng)上，小天線僅能提供有限的性能。若你想要真正高效的天線性能，你需要將更多的金屬伸向空中并采用多種或形狀復(fù)雜的元件，以提升增益、控制帶寬、改變場(chǎng)型或抑制鄰近信號(hào)。另外，你必須確保天線阻抗與RF前端相匹配，以使功率傳輸最大化。以蜂窩手機(jī)和Wi-Fi為代表的向更高頻率RF轉(zhuǎn)變的主要好處之一，是小天線在這些應(yīng)用中具備電氣可行性。
雖然天線“族譜”紛繁復(fù)雜，但無(wú)論你使用基于PCB的天線還是分立天線，包含小天線的這個(gè)分支都需要在設(shè)計(jì)中很好地進(jìn)行折衷處理。

PCB天線，既可以是小片或小環(huán)，可以是螺旋形或線形。它們的BOM成本可以忽略不計(jì)，只需要占用PCB空間。值得注意的是，某些PCB天線并非主電路板的一部分，而是作為獨(dú)立器件，通常附在產(chǎn)品外殼里面。其性能還取決于布局、幾何尺寸及其與附近元件的相對(duì)位置。另外，用戶的手、身體或頭部通常對(duì)天線性能產(chǎn)生不利影響。產(chǎn)品中元件或PCB布局的任何改變都將波及到天線性能。所以這種設(shè)計(jì)是受到限制的，而最終產(chǎn)品定型前的修改也意義不大。

另一方面，對(duì)天線的修改——無(wú)論是為了迎合規(guī)范的變化或克服設(shè)計(jì)缺陷——一旦被確定后都可迅速執(zhí)行，且不會(huì)對(duì)BOM產(chǎn)生影響。修改還會(huì)影響天線阻抗。所以，你也許還需要改變?cè)O(shè)計(jì)好的匹配電路。

相反，分立天線會(huì)涉及到BOM成本，且通常要由供應(yīng)商根據(jù)特定的頻段、帶寬及其它性能參數(shù)進(jìn)行專門(mén)設(shè)計(jì)。作為回報(bào)，這種天線比PCB天線占用更少的?PCB空間，而且如果不是完全不受影響的話，PCB布局、臨近器件或用戶對(duì)其的影響也小得多。天線阻抗由物理設(shè)計(jì)所固定，所以匹配網(wǎng)絡(luò)也被固定了，且與布局、器件擺放位置無(wú)關(guān)。這些因素使設(shè)計(jì)師不再面對(duì)某些挑戰(zhàn)性約束，以及不用再重新設(shè)計(jì)PCB布局及計(jì)算BOM。

自己動(dòng)手設(shè)計(jì)天線
對(duì)于通?；赑CB的小天線而言，有許多可能的設(shè)計(jì)方法。最常見(jiàn)的是采用明線(也稱為開(kāi)口)結(jié)構(gòu)(例如雙極和單極天線)、環(huán)線設(shè)計(jì)(例如環(huán)狀天線)，以及實(shí)心塊設(shè)計(jì)。
開(kāi)口天線實(shí)際上就是自無(wú)線電技術(shù)發(fā)軔之初就業(yè)已存在的大個(gè)天線的縮微版。實(shí)際上，因Heinrich?Hertz在其1888年的實(shí)驗(yàn)中采用的就是雙極天線，所以它有時(shí)又稱為Hertz天線。它與地平面是平衡的，在有線和衛(wèi)星電視出現(xiàn)前，它一直忠實(shí)履行著?VHF?TV兔耳天線的職責(zé)。

與雙極相反，單極天線對(duì)地是單端的，所以需要一個(gè)地平面。在許多無(wú)線應(yīng)用中，單極天線作為鞭狀天線使用。它也被稱作馬可尼天線，在馬可尼早期實(shí)驗(yàn)中用的就是這種天線。
圖1：環(huán)形天線(a)易于實(shí)現(xiàn)。矩形塊天線(b)使用規(guī)劃得很好的PCB空間(它也可是一個(gè)分立器件)

在諸如UHF?TV等批量市場(chǎng)使用的環(huán)形天線也有悠久歷史。它的周長(zhǎng)約等于能接收到信號(hào)的波長(zhǎng)(見(jiàn)圖1a)。從電氣特性講，矩形塊天線是一個(gè)較寬的微帶傳輸線，其長(zhǎng)度是工作波長(zhǎng)的一半。在圖1b中，波長(zhǎng)不是以真空中的傳播計(jì)算的，而是以絕緣的PCB材料計(jì)算的。矩形塊的共振頻段相當(dāng)窄，所以其工作帶寬也相當(dāng)窄——約是標(biāo)稱中心頻率的5%，該特性是好是壞，取決于具體應(yīng)用。
所有這三類(lèi)天線都可用PCB實(shí)現(xiàn)，且一個(gè)多層PCB能提供多個(gè)設(shè)計(jì)選擇，包括作為某些結(jié)構(gòu)所需的地平面。類(lèi)似遙控開(kāi)鎖(RKE)以及車(chē)庫(kù)開(kāi)啟器等對(duì)性能要求不苛刻的應(yīng)用，采用的就是這種天線設(shè)計(jì)。

因PCB天線的設(shè)計(jì)成本可忽略不計(jì)，那么是在什么時(shí)候又是因?yàn)槭裁词沟盟皇窃O(shè)計(jì)的優(yōu)先選項(xiàng)呢？其中幾個(gè)支配性因素與前端設(shè)計(jì)和實(shí)際實(shí)施有關(guān)。

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