w Wbudowana antena PCB 2,4G połączeniu z kablem koncentrycznym MI 1.13 to bardzo popularne i skuteczne rozwiązanie anteny wewnętrznej dla nowoczesnych urządzeń bezprzewodowych. Zestaw ten został specjalnie zaprojektowany, aby zapewnić niezawodną łączność dla aplikacji wykorzystujących pasmo ISM 2,4 GHz (2400-2500 MHz), które jest standardowym zakresem częstotliwości dla Wi-Fi (802.11 b/g/n) i Bluetooth/BLE . komunikacji
Ten system antenowy jest wybierany przez projektantów, którzy potrzebują rozwiązania, które równoważy niezawodność, wysoką wydajność i minimalne rozmiary fizyczne do osadzenia w obudowie produktu.
Głębokie nurkowanie w komponentach i uzasadnienie techniczne
Zespół stanowi zintegrowany system, w którym każdy komponent jest zoptymalizowany pod kątem miniaturyzacji i wydajności.
1. Element anteny PCB
Struktura promieniująca anteny jest wytrawiona na małej, sztywnej płytce drukowanej (PCB) . „Łatka” często odnosi się do konstrukcji anteny planarnej, takiej jak antena planarna z odwróconą anteną F (PIFA) lub klasyczna struktura krosowa.
Miniaturyzacja i stabilność: format PCB umożliwia uzyskanie precyzyjnej, powtarzalnej struktury, która jest wysoce odporna na zmiany temperatury i wilgotności, zapewniając lepszą spójność niż zwykłe anteny przewodowe. Ta stabilność ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia jednolitej jakości produktu podczas produkcji masowej.
Wydajność: Anteny krosowe PCB zaprojektowano z myślą o wysokiej wydajności i doskonałym dopasowaniu impedancji , co bezpośrednio przekłada się na lepszą siłę sygnału i zasięg dla urządzenia końcowego. Zazwyczaj oferują zysk od 2 dBi do 4 dBi.
Kierunkowość (dorozumiana): Anteny krosowe, często dookólne w płaszczyźnie płytki drukowanej, mogą wykazywać nieco większy zysk w określonych kierunkach w porównaniu z antenami biczowymi o polaryzacji pionowej.
2. Kabel koncentryczny MI 1.13
Kabel to linia sygnałowa łącząca antenę z modułem radiowym urządzenia. „MI” często oznacza ultraminiaturowy standard kabla koncentrycznego określonego producenta, który jest funkcjonalnym odpowiednikiem powszechnie używanego 1,13 mm kabla o średnicy (RG1.13).
Ekstremalna cienkość i elastyczność: kabel o średnicy 1,13 mm jest wyjątkowo cienki, co ułatwia prowadzenie wokół zatłoczonych komponentów, przez małe szczeliny i przez złożone geometrie w ciasnych obudowach (np. smartwatche, tablety, czujniki).
Niska waga: Minimalna masa kabla jest znaczącą zaletą w zastosowaniach wrażliwych na wagę, takich jak małe drony lub urządzenia do noszenia, pomagając oszczędzać żywotność baterii.
Strategia dotycząca integralności sygnału: Ponieważ bardzo cienkie kable charakteryzują się większym tłumieniem (stratą) sygnału na metr niż grubsze kable, ten kabel jest wyłącznie używany na krótkich dystansach (zwykle poniżej 15 cm ), aby utrzymać niską całkowitą utratę sygnału i ogólną wydajność anteny.
3. Złącze
Chociaż złącze nie jest wyraźnie nazwane, zespoły wykorzystujące kabel 1,13 mm prawie zawsze kończą się ultraminiaturowym złączem zatrzaskowym przeznaczonym do integracji na poziomie płytki, takim jak typ U.FL (lub IPEX/MHF).
Minimalna powierzchnia: to złącze zajmuje niewielką powierzchnię na głównej płytce drukowanej urządzenia, co jest niezbędne w przypadku kompaktowych konstrukcji.
Bezpieczne połączenie: Mechanizm zatrzaskowy zapewnia niezawodne, odporne na wibracje połączenie z odpowiednim gniazdem do montażu powierzchniowego na płytce drukowanej, zapewniając wysoką integralność mechaniczną i elektryczną urządzeń przenośnych.
Typowe środowiska aplikacji
Połączenie niewielkich rozmiarów, wysokiej wydajności i wytrzymałości sprawia, że ten zestaw antenowy jest optymalnym wyborem do osadzania łączności Wi-Fi i Bluetooth w urządzeniach o dużych ograniczeniach.
Elektronika do noszenia: Ma kluczowe znaczenie w przypadku urządzeń takich jak inteligentne pierścienie, trackery fitness i inteligentne zegarki, gdzie antena musi pasować wokół lub w obrębie skomplikowanych zakrzywionych struktur, zachowując jednocześnie integralność sygnału.
Czujniki IoT i inteligentnego domu: szeroko stosowane w małych, zasilanych bateryjnie czujnikach (temperatury, wilgotności, ruchu, bliskości), które muszą komunikować się za pośrednictwem Wi-Fi lub Bluetooth LE i muszą mieć estetyczną, niewidoczną antenę.
Urządzenia medyczne i do opieki zdrowotnej: wbudowane w przenośne urządzenia diagnostyczne, urządzenia do zdalnego monitorowania pacjenta i specjalistyczne czujniki medyczne, w przypadku których niezawodna transmisja danych i minimalny rozmiar nie podlegają negocjacjom zgodnie z wymogami regulacyjnymi i projektowymi.
Drony i robotyka: Idealny do sterowania Wi-Fi lub Bluetooth i łączy telemetrycznych ze względu na niski profil anteny i minimalną wagę kabla, co pomaga zmaksymalizować ładowność i wydajność baterii.
Zasady projektowania i integracji
Osiągnięcie maksymalnej wydajności dzięki wbudowanej antenie PCB wymaga szczególnej uwagi na otaczające środowisko mechaniczne i elektryczne:
Strefa ścisłej wolnej przestrzeni: Element anteny należy umieścić w obszarze o określonej „strefie chronionej” lub obszarze wolnym, zwykle o szerokości od 5 mm do 10 mm ze wszystkich stron, całkowicie wolnym od metalu, płaszczyzn uziemienia, ekranów LCD, baterii i innych materiałów przewodzących. Każde naruszenie tej strefy spowoduje odstrojenie anteny, drastycznie zmniejszając jej skuteczność.
Prawidłowe poprowadzenie: Kabel 1,13 mm należy poprowadzić z dala od znanych źródeł zakłóceń elektromagnetycznych (EMI) , takich jak ścieżki danych o dużej szybkości, zegary i zasilacze impulsowe, aby zapobiec sprzężeniu szumów z wrażliwą ścieżką sygnału RF.
Wpływ płaszczyzny uziemienia: Wydajność wielu konstrukcji anten PCB jest nierozerwalnie związana z rozmiarem i jakością płaszczyzny uziemienia na głównej płytce drukowanej. Ostateczny projekt musi zapewniać, że płaszczyzna uziemienia jest solidna i prawidłowo zdefiniowana w stosunku do punktu zasilania anteny.
Wpływ na obudowę: Ostateczna plastikowa obudowa produktu (kapsuła) i jej właściwości materiałowe mogą nieznacznie zmienić strojenie anteny. Na etapie prototypowania często wymagana jest końcowa regulacja dopasowania impedancji na głównej płytce drukowanej, aby skompensować ten efekt i zapewnić najlepsze dopasowanie 50 Ω .
Ten zespół anteny krosowej PCB 2,4G zapewnia niezawodną, wysokowydajną sieć szkieletową niezbędną do zapewnienia bezproblemowej łączności bezprzewodowej w najbardziej kompaktowych i innowacyjnych produktach elektronicznych.
