AN-B-027_Designing Printed Antennas for Bluetooth Smart V1.0.pdf

### 设计蓝牙智能印刷天线 #### 摘要与介绍 本文档主要提供了为2.4 GHz蓝牙智能应用设计单层或多层PCB堆栈上印刷天线的指南。内容涉及从无线电布局设计到不同尺寸印刷IFA（内部馈电天线）的设计考虑及其匹配网络的实现，并对几种不同配置进行了实验测量，包括回波损耗和辐射模式等关键参数。 #### 关键知识点 ##### 1. 无线电布局设计 无线电布局设计是整个系统设计的核心部分之一，它直接关系到无线信号的质量和稳定性。 - **无线电集成电路（Radio IC）**: 文档中的Radio IC指代的是负责无线通信功能的集成电路。在蓝牙智能应用中，选择合适的Radio IC至关重要，因为它将直接影响到天线的设计、性能以及系统的整体功耗。 - **射频传输线、滤波器和匹配网络**: 这些组件是构成无线电布局设计的重要组成部分。射频传输线用于连接天线和Radio IC，滤波器用于抑制不需要的频率成分，而匹配网络则确保天线与传输线之间有良好的阻抗匹配，从而提高传输效率。 ##### 2. 天线的一般考虑因素 - **尺寸与形状**: 印刷天线的尺寸和形状对其性能有着直接的影响。一般而言，较大的天线能够提供更好的性能，但在实际应用中往往受到物理空间限制的影响。 - **基板材料**: 多层或单层PCB的选择会影响天线的设计和性能。多层PCB可以提供更好的屏蔽效果和灵活性，但成本更高；而单层PCB虽然成本较低，但在设计上可能面临更多挑战。 - **馈电方式**: 天线的馈电方式也是设计时需要考虑的关键因素之一，常见的方法包括微带线馈电和探针馈电等。 ##### 3. 多层基板上的天线 - **全尺寸印刷IFA**: 这种设计充分利用了多层PCB的优势，提供了较好的性能表现。文档中给出了具体尺寸和匹配网络的示例。 - **匹配网络**: 匹配网络对于优化天线性能至关重要，通过调整匹配网络的参数可以改善回波损耗和辐射模式。 - **实验测量**: 实验结果表明，这种设计具有良好的回波损耗特性，并且在水平和垂直方向上都表现出良好的辐射模式。 - **缩小尺寸的印刷IFA变体**: - **变体1**: 通过改变天线的尺寸和匹配网络，实现了更紧凑的设计。 - **变体2**: 进一步探讨了缩小尺寸的可能性，同时也提供了匹配网络的优化方案。 ##### 4. 单层基板上的天线 - **碳层**: 在某些情况下，可以在单层PCB上添加碳层来改善天线的性能。 - **单层印刷IFA**: 介绍了在单层PCB上实现的IFA设计。 - **匹配网络**: 为了在单层PCB上实现良好的阻抗匹配，匹配网络的设计尤为重要。 - **实验测量**: 文档提供了该设计的实际测试结果，包括回波损耗和辐射模式。 ##### 结论 本文档详细阐述了如何为蓝牙智能应用设计印刷天线，涵盖了从多层到单层PCB的不同应用场景下的设计方案。通过对不同配置的实验验证，为实际应用提供了宝贵的参考依据。此外，还强调了匹配网络在优化天线性能方面的重要性，这对于提高蓝牙设备的无线通信能力具有重要意义。