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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
( @7 [/ d& C( {3 R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
8 I' R( Q6 j# o6 @6 \6 Y
" M. l5 K" N$ E

, M3 v) r+ `$ H7 y引言 ) C. O- |" m0 g# R, I: [
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。
, _: @) m3 C) {6 K6 l$ x/ i% p
" A1 }: }* O* }6 n( s

# C2 i" Z  Q" Z' v/ ^! o, r1 概述
% p, g  S1 ^9 Q7 r6 _* h本文档适用于基于ARM的STM32WB系列器件。
6 [* l: d6 f  _( {1 ?' _1 t6 u" d8 o% m  g1 y
2 坐标系6 J! X8 d/ ^9 n5 n- R. w
对于本文档,使用的是 图 1所示的球坐标系。6 b$ T* F. b* {
TIM截图20181130112017.png

* D- u: k, H! y+ lPCB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”。
) ?: B) r, g& |- K1 \0 x
: k. |5 l4 c8 c& q1 d* a3 布局规范
8 m7 }& U+ P$ C0 O+ m! [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。- V0 V, l4 j* e4 p, }6 r
& o+ `# L" @, W" R
TIM截图20181130111700.png

7 E1 j3 D- @0 X: V4 g0 Q: {
; g2 y; g; z, x2 S: b/ R, q* jPCB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。1 t' X5 e( d, v" J  J  _' ^

6 H+ D* a# p: c8 w$ i1 w
& y9 E4 @0 O% R图 3图示了PCB天线区域中基板的典型横截面
9 B0 X3 n* z+ M6 \0 P
TIM截图20181130111544.png
$ ?( Q2 I: o* ~6 U7 h/ |, {( n8 E+ _7 i
7 k7 k3 `, C% B& h& T9 F

& j- S; a" W8 o6 a6 _0 r; k! z' A  l; N! b. `' H
4 阻抗匹配( M6 z0 Q5 h1 p
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。9 ~& Y1 b3 {, w5 d2 V  j
图4. 802.15.4部分和BLE PCB弯折天线 (比例约为4:1)
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/ [( r' _/ R( ^1 f9 L
  ^" g7 d& [$ c0 C5 ~! V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。- |8 o, `3 ~* s, S& Z

; Z  L+ i4 }, z& E. w3 w- w' ^图5. 阻抗匹配电路 - 直接射频连接
- {! t  b; C$ ~' A- ?
TIM截图20181130111859.png

; q7 V1 p+ W) ?2 A* I" ]4 \# R1 D& `$ M
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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0 ]: J( X3 T. J) R5 G% ?$ V
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..................7 f2 Y& [; ~7 E( R! n+ w
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了解更多,请下载后阅读; w* H! Q5 R! X3 V
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下载地址1>>       下载地址2>>           
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赞 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 16:261 q  Y1 B+ v- |
感谢楼主大大的分享
# q* [4 ~* t, B8 J& K
希望对你们有帮助哦~
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