
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 $ F {3 z1 o/ x3 d% ] 引言 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。 2 a% d) ?# t1 z& o* r h 1 概述 本文档适用于基于ARM的STM32WB系列器件。 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 ![]() 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 PCB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。 ![]() 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。 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 ![]() . _/ ~8 `' E3 ]. b 4 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。 图4. 802.15.4部分和BLE PCB弯折天线 (比例约为4:1): A% {" ~( p9 W/ D( O; N/ l ![]() 8 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。 ! 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 ![]() & {- ?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。 - O7 I: o U& s w/ n5 ]6 P ) E9 D; A" {4 W5 g, `. v ..................4 H7 Y. q! F2 ~7 L, N 了解更多,请下载后阅读/ x2 D* `+ _1 J! }# g, n! t. o 下载地址1>> 下载地址2>> : \& b' S: l6 {2 Q; n1 @0 \. d5 b |
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