低(dī)功耗藍(lán)牙之四大(dà)PCB闆載天線設計(jì)方式
随着移動互聯網的發展，現在湧現出大(dà)量的智能可(kě)穿戴設備，無論是智能手機，還(hái)是筆記本電(diàn)腦(nǎo)，亦或是平闆電(diàn)腦(nǎo)，藍(lán)牙都是智能設備的标配。而支撐這些(xiē)應用的發展不僅需要移動軟件支持，同樣也需要無線傳感技(jì)術(shù)的支持，藍(lán)牙依然是無線連接的首選通(tōng)信方式。
藍(lán)牙技(jì)術(shù)，就是這中間(jiān)最重要的一環。不僅要求通(tōng)訊靈敏度，還(hái)需要小(xiǎo)型化，更需要低(dī)功耗，更重要的是要低(dī)成本。
Bluetooth 4.0版本的出現，解決了這些(xiē)問題，它包含Bluetooth Smart（低(dī)功耗）功能，具有(yǒu)以下特點：
1）标準紐扣電(diàn)池能讓設備運行(xíng)數(shù)年
2）能耗低(dī)
3）成本低(dī)
4）多(duō)供應商互操作(zuò)性
5）增強射程
在硬件設計(jì)中，天線設計(jì)是比較有(yǒu)講究，常用的低(dī)成本設計(jì)方式是PCB闆載天線設計(jì)方式，但(dàn)PCB闆載天線在實際中應該如何設計(jì)，才能達到很(hěn)好的收發效果呢？以下有(yǒu)四種藍(lán)牙天線設計(jì)可(kě)供參考：
藍(lán)牙天線設計(jì)之曲流型天線設計(jì)：
曲流型天線的長度比較難确定。長度一般比四分之一波長稍長，其長度由其幾何拓撲空(kōng)間(jiān)及敷地區(qū)決定。曲流型天線一般是PCB封裝，即闆載天線。和(hé)倒F型一樣，天線一般放置在PCB頂層，鋪地一般放在頂層并位于天線附近，但(dàn)天線周圍務必不能放置地，周圍應是淨空(kōng)區(qū)。如圖1，圖2：
圖1：曲流型天線設計(jì)示意圖1
圖2：曲流型天線設計(jì)示意圖2
注：天線長度計(jì)算(suàn)公式：
天線的長度（米）=（300/f）*0.25*0.96
其中f表示頻率（MHz），0.96為(wèi)波長縮短(duǎn)率
藍(lán)牙天線長度約為(wèi) 300/2.4G*0.25*0.96 大(dà)約為(wèi)31mm
藍(lán)牙天線設計(jì)之2.4G棒狀天線設計(jì)：
2.4G棒狀藍(lán)牙天線體(tǐ)積大(dà)，但(dàn)傳輸距離要強于其他天線。在PCB設計(jì)時(shí)，天線周圍也和(hé)上(shàng)述的三種天線設計(jì)一樣要淨空(kōng)。如下圖：
圖3：2.4G棒狀天線設計(jì)示意圖
藍(lán)牙天線設計(jì)之倒F型天線：
倒F型天線的天線體(tǐ)可(kě)以為(wèi)線狀或者片狀，當使用介電(diàn)常數(shù)較高(gāo)的絕緣材料時(shí)還(hái)可(kě)以縮小(xiǎo)藍(lán)牙天線尺寸。作(zuò)為(wèi)闆載天線的一種，倒F型天線設計(jì)成本低(dī)但(dàn)增加了一定體(tǐ)積，在實際應用中是最常見的一種。天線一般放置在PCB頂層，鋪地一般放在頂層并位于天線附近，但(dàn)天線周圍務必不能放置地，周圍應是淨空(kōng)區(qū)。如下圖：
圖4：倒F型天線設計(jì)示意圖
藍(lán)牙天線設計(jì)之陶瓷天線設計(jì)：
陶瓷天線是另外一種适合于藍(lán)牙裝置使用的小(xiǎo)型化天線。陶瓷天線的種類分為(wèi)塊狀陶瓷天線和(hé)多(duō)層陶瓷天線。由于陶瓷本身介電(diàn)常數(shù)較PCB電(diàn)路闆高(gāo)，所以使用陶瓷天線能有(yǒu)效縮小(xiǎo)天線尺寸，在介電(diàn)損耗方面，陶瓷介質也比PCB電(diàn)路闆的介電(diàn)損失小(xiǎo)，所以非常适合低(dī)耗電(diàn)率的的藍(lán)牙模塊中使用。在 PCB設計(jì)時(shí)，天線周圍要淨空(kōng)就可(kě)以了，特别注意不能敷銅。如下圖：
圖5：陶瓷天線設計(jì)示意圖
關于藍(lán)牙天線設計(jì)的其它相關注意點：
1）天線的信号（頻率大(dà)于400MHz以上(shàng)）容易受到衰減，因此天線與附近的地的距離至少(shǎo)要大(dà)于三倍的線寬。
2）對于微帶線與帶狀線來(lái)說，特征阻抗與闆層的厚度、線寬、過孔以及闆材的介電(diàn)常數(shù)相關。
3）過孔會(huì)産生(shēng)寄生(shēng)電(diàn)感，高(gāo)頻信号對此會(huì)産生(shēng)非常大(dà)的衰減，所以走射頻線的時(shí)候盡量不要有(yǒu)過孔。
客戶經理(lǐ)
