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AN5129:适合2.4GHz无线信号的低成本PCB天线

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STMCU-管管 发布时间:2018-11-30 13:08
AN5129 应用笔记 " L3 K: V; F/ i7 B4 ?! T, j" ?
适合2.4GHz无线信号的低成本PCB天线: 适用于STM32WB系列的弯折天线设计
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$ Q; t8 E: f( G9 R, a" [引言
" ?4 J! ]+ J; m1 T此应用笔记专用于STM32WB系列微控制器。 使用PCB(印刷电路板)天线的主要原因之一是降低无线模块的总成本。通过精心设计和实 施,PCB印刷天线拥有与同样功能的SMD(表面贴装器件)陶瓷天线相似的性能。 一般而言,陶瓷SMD天线的封装尺寸小于PCB印刷天线的尺寸。对于PCB印刷天线解决方 案,PCB相对于天线所需空间的尺寸有所增加,这意味着无线模块更大,PCB成本也随之增 加。然而,PCB解决方案通常比SMD陶瓷天线更廉价。 STM32WB系列的演示和开发板根据本应用笔记实现PCB印刷天线。
! O4 ~4 U2 J$ b- x* a2 a% d) ?# t1 z& o* r  h

) w- e# F$ n$ Z, D  l! E1 概述
% |' Z0 D3 K0 F, o: O( A* [本文档适用于基于ARM的STM32WB系列器件。
( g) j6 ], o  e" a0 k
3 y- d" v" G; c8 a/ ]2 坐标系/ t# \' P5 E3 U: Y7 H$ J
对于本文档,使用的是 图 1所示的球坐标系。: W) ~, R  ~: G/ O0 ~* O. Z
TIM截图20181130112017.png
/ |! P! [7 e1 B: p) E9 M. x
PCB模块垂直(X-Z平面)靠近坐标系原点。方位角从X轴到Y轴,倾斜角从Z轴到X-Y平 面。 有时,对于地理和导航系统,X轴称为“法线轴”,Y轴称为“东轴线”,Z轴称为“天 顶轴”。+ x9 I8 b* Q6 D+ C& Y" R
; z$ M( o) C' w
3 布局规范
0 g) E* D& u! w- {2 ^8 yPCB天线包括所用PCB物料的电气参数,这对布局要求非常严格。建议使用尽可能类似 图 2 所示的布局。
/ }& E0 s; J. I) T* W& z
/ A" g: G. z9 A
TIM截图20181130111700.png

/ n5 e: T* R, l8 h, N2 ^, `# \
$ C) x5 n2 K# u5 [8 Z4 X# [PCB天线的电气参数和性能也是由所使用的基板决定,尤其是板芯厚度与介电常数。
  O" Y/ }1 p2 L' b' ~+ x0 ]3 a' d  z# V! D" b( }2 a* u, ^& R
! D. G  B: {; _1 F  R! T3 n( }) a3 f
图 3图示了PCB天线区域中基板的典型横截面
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TIM截图20181130111544.png
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2 ?% N; |- c0 m* A& m. N! R, s. o
0 @9 b1 K& X" E! \" Z! B" e( A4 阻抗匹配' M  ?# H# ^4 F+ v4 J/ @2 c# H- m  f
通过π拓扑的阻抗匹配电路,PCB弯折天线可调谐为所需的50 Ω阻抗。在 图 2中,阻抗匹 配区域用虚线标记。在正常条件下,该天线的阻抗与所需标称阻抗(50 Ω)非常接近。 为了检查此设计的性能,制造了一个天线样本(根据本文档中的规范)。 图 4显示了此天 线。
& u4 Y% ~2 H( S/ `, y9 e' ~图4. 802.15.4部分和BLE PCB弯折天线 (比例约为4:1)
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TIM截图20181130111850.png

- [* X8 O6 B$ E1 B( E; d( G  h8 V" W: Y7 @* b# q, N
假设制造的样本天线具备所需的阻抗(不需要匹配阻抗),该阻抗匹配电路会被两个串联的 100 pF电容旁通,如 图 5所示。
) C, v( A# l6 u( A2 k: e! K% E4 T/ h' v+ U- c. z
图5. 阻抗匹配电路 - 直接射频连接
" f* h; M$ |' _- u2 y7 Q
TIM截图20181130111859.png

4 i+ S+ [& ]) c2 e& {- ?4 [9 D0 u0 p. D9 I2 @5 Y
弯折天线的所有电气参数都需要在带通滤波器(BPF)连接时测量,该滤波器的频率覆盖范 围为2.4 GHz到2.5 GHz。

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) B+ S, D' n9 W$ f5 m( c: t2 m了解更多,请下载后阅读/ x2 D* `+ _1 J! }# g, n! t. o

5 B2 R4 D* @( {' I* ?1 @! |: B5 q下载地址1>>       下载地址2>>           : \& b' S: l6 {2 Q; n1 @0 \. d5 b

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收藏 评论3 发布时间:2018-11-30 13:08

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3个回答
mzy2364 回答时间:2018-11-30 13:26:15
这个好,节省天线的成本
访客1989 回答时间:2018-11-30 16:26:37
感谢楼主大大的分享
STMCU-管管 回答时间:2018-11-30 16:39:17
访客1989 发表于 2018-11-30 16:264 }# s: w- n' I5 H) T+ @
感谢楼主大大的分享
( S. x2 g4 N) s8 X8 {
希望对你们有帮助哦~

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