
AN5129 应用笔记 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 6 g6 N/ o1 h* \- K* q 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。 , E: V" B6 m- ?" b- e: Q 1 概述 本文档适用于基于ARM的STM32WB系列器件。 9 M0 l$ C& L, t- x( T 2 坐标系& L/ ~9 x9 J- {2 M6 @# E' I 对于本文档,使用的是 图 1所示的球坐标系。) J9 E. T% E, F! T ![]() 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”。$ \+ G4 `% j/ K: G' p) F+ A 3 布局规范6 ~( _, z% [6 w! e2 {) ?" v 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。. ]! g7 D. H: v' N4 f- q/ ] # Q1 F0 w; `2 t2 J) D3 `" w ![]() / \; |8 `8 m% N( y7 W4 k" I/ M4 O3 t 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。 6 u8 t1 b' l/ B* }4 a% y7 T/ S / ^" @) C8 \0 Z& g" O9 l* G. e) ? 图 3图示了PCB天线区域中基板的典型横截面 ![]() . k' ], y8 [. }; E$ \9 G( q) H ( D# t* f# T" u9 J" p4 F 4 阻抗匹配 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)1 v& @1 g# @# Z0 }' i0 d ![]() # t* g* A. g- S4 N" P! A 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。9 c, y+ R. x, J D0 @: n- Y% `' E" U8 O 图5. 阻抗匹配电路 - 直接射频连接" [8 C. P9 p0 @! \ ![]() , }7 y, o, t* {; U 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。$ e6 l7 W, e: P+ W9 U$ P0 f# y 2 d: I7 P- T1 h q- O 3 k7 j$ O8 c! s+ u7 W4 \ $ _6 \7 E/ @4 W& a0 S3 m$ y/ I ................... F6 X ^1 v/ |1 O4 N 了解更多,请下载后阅读. l* r: C- z- s 2 Y+ d6 o1 y7 o) M E" b 下载地址1>> 下载地址2>> . g! H3 d ~- |; k3 o+ @ |
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