原创 2.4G与433MHZ PCB 天线设计指南

一、印制板天线设计

2.4G的印制版天线主要有两种结构，PIFA天线和单级天线。PIFA天线的天线馈电点和地点是连接到一起的，天线和地之间形成一个电容效应，就是信号通过天线（等效 为电感）升压到等效电容上，通过电容再把能量辐射 去。单级天线是采用1/4波长原 理，其中一个馈点是螺旋或者单杆，另外一极是地。两种天线的场结构简单，可以简单 等效为一个LC谐振回路，其中C特别小，一个一个的谐振回路耦合上去，最后电磁场释放到外部。

PIFA天线的电容相对于单级天线来说大很多，也就是说能量在谐振腔中更多，外界不容易干扰，也很难改变PIFA天线的阻抗，所以稳定性比单级天线强；但也因为他的电容太大，导致外界的相同的能量进入，在PIFA天线上产生的电压变化，远远不如单级天线打。所以效率和灵敏度低于单级天线。
一般，可以选用外置的鞭状单级天线，外置的鞭状单级天线通信距离较远，不过每套需要单独调试；也可以选用贴片天线芯片，天线芯片占用PCB尺寸小，不过价格较高。
实际应用中，考虑到成本和批量生产稳定性等因素，印制板天线因其成本低、设计得当能或得足够性能，成为很多无线应用的首选。本文推荐了三款印制板天线，分别 可以应用到Dongle端的小尺寸PIFA天线，应用到无线鼠标板的单级天线和应用到遥控器控制板的中尺寸PIFA天线，这些天线都有对应仿真和验证结果。如果需要参考对应天线，必须严格按照文档给的天线形状进行设计。

二、蓝牙天线设计

目前最常见的蓝牙天线有偶极天线（dipole antenna）,倒 F 型天线（planar invertedF anternna）、曲流线型天线（meander line antenna）、微小型陶瓷天线（ceramicantenna）、液晶聚合体天线（lcp）和棒状天线（2.4G 频率专用）等。由于这些具有近似全向性的 辐射场型以及结构简单、制作成本低的优点，所以非常适合嵌入蓝牙技术装置使用。文档内主要介绍 4 种天线的设计方法。
倒 F 型天线
曲流型天线
陶瓷天线
2.4G 棒状天线

三、433MHZ 天线设计

■ 天线需要严格按照我们提供的参考设计
■ 周围的外壳不能是密封金属壳体,靠近天线部分需要是塑料材质(也不能有含金属颗粒涂料的喷涂)
■ 天线要远离输 级(特别当输 级为 classD 时更要注意)和扬声器的磁钢(如果近距离有扬声器,尽可能使用防磁扬声器).
■ 天线距离其他导体的距离至少要大于 15mm,并尽量靠近外壳
■ RF 部分的走线要有完整的参考地,并按照 50 欧姆走线
■ 可以考虑使用 RF 电缆引 ,使用专用的 PCB 放置天线
■ 天线和音频前级以及 MIC 的走线要尽可能远离,防止 RF 干扰音频
■ 音频的差分走线要尽可能平行等长,两线中间不要放置地线.
■ 射频走线不能从模组下穿过,因为模组的 bottom 一般是一个 gnd 层,如果射频线走主的top 层, 又从模组下走,那么与模组 bottom 的 gnd 距离很近,对信号影响很大.另外 RF 走线过孔也对信号有影响，要尽量避免。
■ 天线区域不能有元器件或者其他走线。
■ S 型天线走线，线间距为线宽的 3 倍（比如线宽为 W=0.8mm 间距为 2.4mm）

芯岭技术专注于短距离无线通信，提供无线芯片、模组、软件技术等解决方案，包括：Wi-Fi、蓝牙、 2.4G、433MHz、Zigbee等物联网方案。2.4G与433MHZ PCB 天线设计指南详细文档去我们官网上下载。