IT外包服務商為您解讀藍夜折疊PIFA天線的設(shè)計與測試

2020-04-23 14:41 作者：艾銻無限 瀏覽量：

   
在遠古時代，古希臘中部有一個叫德爾菲的圣哲之地，那些想獲得成功的人都千里迢迢聚集于此，聽取先哲的神諭。在與先哲相見之前需要經(jīng)過德爾菲之門，在那座高大門上鐫刻著幾個大字“認識你自己”，聽說先哲的神諭只有對那些愿意認識自己的人有效，只有那些愿意認識自己的人才能領(lǐng)悟到先哲的神諭對自己真正的意義和價值，才能帶領(lǐng)自己走向人生最輝煌的頂點。
 
現(xiàn)在，那些偉大的先哲早已不復存在，但先哲們的精神及智慧仍流傳至今，影響一代又一代的人不斷認識自己，接受自己，超越自己。英國思想家培根說“讀史使人明智”，如今又有多少人忘記了歷史對我們的教誨，整日活在困惑及無助中，看不到生命中的光，也從未喚醒過自己，以為自己就是這樣一個人，以為現(xiàn)在的自己就是本來的自己。
 
有些人也許是環(huán)境對他的改變，遇到什么他都不滿意，見到誰他都看不慣，只要一開口就充滿火藥味，我在想也許是這個世界欠他的，也許是小的時候沒有得到父母的呵護和愛，更也許是他沒有看到自己還活在這個世界里，能量守恒定律會讓他遭遇更多他不想要的結(jié)果。無法認識真實的自己，活著就是一種痛苦。
 
有些人也許是遇到了一些事件，在他的記憶最深的地方扎下了根，所以終日恍惚，恐懼和不安，每件事都做的淺嘗輒止，每件事都期望做的完美，所以拼著命想做對，想得到他人的認可，但往往事與原違的時候，原有的一點點動力就消失了，有的時候破罐子破摔，越這樣越離真真的自己很遠，那什么才是真正的自己呢，也許當我們開始學會接受自己的不完美時，真相才會呈現(xiàn)出來，我們才能看到機會，找到突破口。

以下文章由北京艾銻無限科技發(fā)展有限公司整理

IT外包服務商為您解讀藍夜折疊PIFA天線的設(shè)計與測試
 
藍牙是一種支持設(shè)備短距離通信(一般是10 m之內(nèi))的無線電技術(shù)，能在包括移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦等眾多設(shè)備之間進行無線信息交換，工作頻段是工業(yè)、科研、醫(yī)療(2.4～2.483 GHz) 全球通信自由頻段，目前已經(jīng)廣泛應用在移動通信設(shè)備中。天線是藍牙無線系統(tǒng)中用來傳送電磁波的重要器件，目前尚無法整合到半導體芯片中。在藍牙產(chǎn)品中，無線網(wǎng)絡維護中藍牙天線的尺寸和性能決定了整個藍牙模塊的尺寸和性能。隨著移動通信的發(fā)展，個人移動設(shè)備趨于小型化和輕薄化，為了適應這一發(fā)展，藍牙天線的尺寸有了嚴格的要求。單極子天線尺寸過大，不適應于移動通信設(shè)備中。傳統(tǒng)的PIFA天線雖然將尺寸減小了一半，但相對快速小型化的移動通信產(chǎn)品而言還是尺寸過大。本文根據(jù)傳統(tǒng)印制倒F型天線的工作原理，設(shè)計了一種折疊PIFA天線，尺寸只有16 mm&TImes;4.5 mm，設(shè)計簡單、制造成本低、工作效率高，適用于藍牙系統(tǒng)。

1 傳統(tǒng)印制倒F型天線的分析

印制倒F型天線是上世紀末發(fā)展起來的一種天線，目前其理論分析都趨于成熟，其應用范圍也日趨廣泛。他具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、可共形、制造成本低、輻射效率高、容易實現(xiàn)多頻段工作等獨特優(yōu)點，因此近幾年印制倒F型天線得到了廣泛的研究和發(fā)展。

印制倒F型天線的結(jié)構(gòu)如圖1所示，由長為L的終端開路傳輸線與長為S的終端短路傳輸線并聯(lián)而成，當傳輸線導體線寬d《H，傳輸線的特性阻抗Z0可以表示為：
 
由長線理論可知終端短路和終端開路傳輸線的輸入電抗分別為：
 
當忽略損耗時，天線的輸入電阻即等于其輻射電阻，由文獻給出的倒F型天線的輻射電阻可得天線電阻為：
 
當天線水平部分的長度L=λ/4時，由式可知，天線的輸入電抗為0，天線處于諧振狀態(tài)，即：

此時天線的輸入電阻RPIFA為純電阻，與間距S無關(guān)，只與天線高度H有關(guān)，并隨天線高度H的增加而增加。

作為天線的諧振部分，天線水平部分長度L對天線輸入阻抗的影響最為直接，當其增加時，天線的輸入電阻減小，天線呈感性，反之亦然。通過調(diào)整L，可使天線的輸入阻抗呈純阻性，然后再調(diào)節(jié)天線高度H以使天線的輸入電阻接近50 Ω，即不需任何額外的電路即可完成阻抗匹配。

2 改善的印制倒F型藍牙天線

傳統(tǒng)印制倒F型天線雖然性能很高，但是其體積與工作頻率基本成正比，所以在日益小型化、超薄化的手機終端中還是顯的尺寸過大。

本文以一款支持藍牙功能的GSM手機為例，通過ANSOFT公司的HFSS 10.0進行仿真，設(shè)計一款體積小、性能好的藍牙天線。手機主板尺寸為103 mm&TImes;41.5 mm，由于手機結(jié)構(gòu)造型的要求，藍牙芯片位于主板的右下方，從而限制了天線也只能位于手機的右下角。因為板子大小非常有限，留給藍牙天線的尺寸只有16 mm&TImes;5 mm，所以很難采用傳統(tǒng)PIFA天線。考慮到目前單極子天線普遍采用蜿蜒形式來減少其物理尺寸，所以可將這種形式應用于傳統(tǒng)印制倒F型天線，如圖2所示。

 
其中：d=0.5 mm，H=4 mm，S=2.3 mm，M=2 mm，N=3 mm，L=5 mm，h=1 mm。手機主板采用FR-4的材料，相對介電常數(shù)為4.2，天線饋點采用50 Ω微帶線。考慮到手機外殼對天線工作頻率的影響，我們在仿真的時候?qū)⑻炀€的工作頻率提高，選擇在2.5 GHz。


3 試驗測試

按照上述軟件仿真的結(jié)構(gòu)及尺寸制作天線，如圖5所示。為方便測量，將一特性阻抗為50 Ω的同軸電纜的內(nèi)導體焊接在與天線饋電點相連的50 Ω微帶線上，外導體就近接在手機主板的地上，在同軸電纜的另一端焊SMA接頭并連到矢量網(wǎng)絡分析儀MS4622B。測試結(jié)果如圖6所示，回損10 dB帶寬約為120 MHz，可完全覆蓋藍牙所工作的ISM頻段：2.400～2.483 GHz。

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為評估該天線在室內(nèi)環(huán)境中的工作性能，本文做如下實驗：分別采用經(jīng)過驗證的某廠家介質(zhì)諧振天線和本文的PIFA天線通過藍牙測試儀測試傳輸數(shù)據(jù)的誤包率。實驗表明，二者性能相當。而在實際應用當中，采用該PIFA天線的GSM手機與NOKIA藍牙耳機HS-11W通話距離可以達到15 m以上，符合一般終端測試規(guī)范要求。

4 結(jié)語

通過上述分析及測試結(jié)果可知，改善后的PIFA天線性能符合廠家要求。同時該天線設(shè)計簡潔、靈活，可先根據(jù)電路板實際尺寸大小選定L和H后，再確定S的大小。該方案成本低、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、饋電方便，完全適于藍牙應用環(huán)境。