PCB板載天線介紹

什么是 PCB 天線？顧名思義，就是在 PCB （印制電路板）上印制了一根走線。這根走線的形狀多種多樣，可以將其畫成筆直的直線走線，也可以是反轉的 F 形走線，還可以是蜿蜒曲折的蛇形或圓潤的圓形走線等等。通常來說，當走線的長度達到四分之一波長時，就基本上可以形成天線，從而能夠有效地將電信號輻射出去，或者接收來自外部的信號。

在實際應用中，PCB 天線具有諸多優點。例如，它的設計相對簡單，成本較低，而且可以與其他電路元件集成在同一塊 PCB 板上，節省空間并提高系統的整體性能。此外，PCB 天線還具有較好的穩定性和可靠性，能夠在不同的環境條件下正常工作。

然而，PCB 天線也存在一些局限性。由于其尺寸和形狀受到 PCB 板的限制，因此在某些情況下，其性能可能不如專門設計的外置天線。此外，PCB 天線的帶寬相對較窄，可能無法滿足一些對帶寬要求較高的應用需求。

總之，PCB 天線是一種在 PCB 上印制的走線，通過合理的設計和布局，可以實現電信號的輻射和接收。在選擇使用 PCB 天線時，需要根據具體的應用需求和環境條件，綜合考慮其優點和局限性，以確保系統的性能和可靠性。

設計指標

天線的幾個關鍵性能指標:增益、工作頻段/帶寬、駐波比輸入阻抗。

一般天線的選擇有一些因素，除了考慮性能還要考慮成本，所以在選擇天線的時候，需要綜合考慮。

PCB板載天線成本低，但性能會稍微差一點。PCB板載天線也有幾種形式。

倒L形PCB板載天線

如下圖7所示，圖8就是倒L形天線的變種，也是因空間不夠，扭曲一下，以匹配頻率

圖7

此倒L形的需要注意的問題跟前面的差不多不再說明，倒L型天線沒有倒F型天線效果好一點，因為倒F天線有一個接地饋點，能有效調節頻點。

在進行產品設計的過程中，常常會面臨空間有限的情況。在這種狀況下，我們不得不竭盡全力去無限壓縮可用空間。而這樣做所帶來的后果便是，G（可能是某個特定的參數或變量）持續減小。

圓圖和 S 參數圖所呈現出的現象，其根源在于天線臂與地平面之間形成了耦合。G 越小，電容效應就愈發顯著。這是因為 L 這條線與地平面的距離拉近了，只需回想一下電容的計算公式便能明白其中的原理。

正因如此，我們在設計時，常常會在靠近 L 型天線饋電的位置并聯一個電感，其目的在于將我們天線的中心頻點阻抗逐漸朝著 50 歐姆靠近。倘若我們認為倒 L 天線的長度過長，從而過多地占用了 PCB 面積，那么還可以選擇將饋線進行彎曲走線，其效果如下圖所示：

市面上有不少PCB板載天線，主要是上面兩種，還有一些如下面的圖所示

倒F型板載天線

倒F型天線是由倒L型天線演變而來的，看下圖的演變過程：

在射頻電路中，任何的銅箔，導線都不能再簡單的看作為導線，他們在高頻信號看來，他們是由很多電阻電容電感組成的一種等效電路。因此，在射頻電路中，一個短路并不能被看做一個短路，這個短路導線實際上已經是一個電感的特性了。

在倒L型天線中提過，為了調節天線震動的中心頻點，我們會在射頻輸出點增加一個并聯電感來微調，使得中心頻點阻抗接近50Ω。現在我們通過一個對地短接線，完成了這個電感的等效！

這種天線是由于其形狀像是一個趴著的F字母而得名，后來由于空間限制，同樣可以把較長的饋線彎曲走線，從而減小占用面積，就出現了下面這樣的變種倒F天線。

在射頻電路中，任何的銅箔，導線都不能再簡單的看作為導線，他們在高頻信號看來，他們是由很多電阻電容電感組成的一種等效電路。

C = 真空光速 F = 電磁波頻率，倒F天線屬于共振原理，接地目的是增加諧振阻抗，達到50Ω。它的等效電路如下

天線表面上看是短路，放在射頻頻段來看就不是短路了，它包含了電阻，電容以及電感部分。我們沿著這個思路具體看一下，這樣的倒F天線，在PCB設計的時候，都有哪些需要注意的問題

天線的長度不是隨便畫的，為了最小化設計，它的長度一般是射頻載波的1/4波長，如果是自己設計的話，最好是使用仿真工具仿真一下。

RF饋點這里引出來的線對接地的阻抗必須做到50Ω。

接地饋點必須要足夠可靠的接地。

地平面必須要有足夠多的過孔。

天線附近以及它對應的其它層的銅箔必須凈空，防止銅皮阻礙天線輻射信號，這根天線對其他銅箔之間的寄生電容很大。

天線必須放在PCB板的角落，三面皆空。

平面倒F型天線

倒F天線的變種叫平面倒F天線，天線是一個立體的東西，所以我們立起來看就明白，F是怎么來的，只要找對一個接地饋點和一個射頻饋點，其余部分都是饋線的等效部分。如下圖所示就是倒F的PCB板載天線

從上圖可以看到，從左下方的RF饋點看過去，就是一個倒F形狀，只不過饋線變成了一個平面。同樣是倒F結構，這種平面結構的天線要比板載線性天線的性能好很多。很多高性能的天線會采用這種方式，尤其是手機上面，為了更加節省PCB的面積，通常這個天線被設計成一個金屬鉑片，然后在PCB上設計兩個接觸點。

雖然，這個平面在不同的手機中形狀各不相同，但它的原理就是平面倒F結構，在這個結構件中，你總能找到兩個點和PCB相連接，一個是接RF，一個接地平面。

本文章源自奇跡物聯開源的物聯網應用知識庫Cellular IoT Wiki，更多技術干貨歡迎關注收藏Wiki：Cellular IoT Wiki 知識庫（https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf）

歡迎同學們走進AmazIOT知識庫的世界！

這里是為物聯網人構建的技術應用百科，以便幫助你更快更簡單的開發物聯網產品。

Cellular IoT Wiki初心：

在我們長期投身于蜂窩物聯網 ODM/OEM 解決方案的實踐過程中，一直被物聯網技術碎片化與產業資源碎片化的問題所困擾。從產品定義、芯片選型，到軟硬件研發和測試，物聯網技術的碎片化以及產業資源的碎片化，始終對團隊的產品開發交付質量和效率形成制約。為了減少因物聯網碎片化而帶來的重復開發工作，我們著手對物聯網開發中高頻應用的技術知識進行沉淀管理，并基于 Bloom OS 搭建了不同平臺的 RTOS 應用生態。后來我們發現，很多物聯網產品開發團隊都面臨著相似的困擾，于是，我們決定向全體物聯網行業開發者開放奇跡物聯內部沉淀的應用技術知識庫 Wiki，期望能為更多物聯網產品開發者減輕一些重復造輪子的負擔。

Cellular IoT Wiki沉淀的技術內容方向如下：

奇跡物聯的業務服務范圍：基于自研的NB-IoT、Cat1、Cat4等物聯網模組，為客戶物聯網ODM/OEM解決方案服務。我們的研發技術中心在石家莊，PCBA生產基地分布在深圳、石家莊、北京三個工廠，滿足不同區域&不同量產規模&不同產品開發階段的生產制造任務。跟傳統PCBA工廠最大的區別是我們只服務物聯網行業客戶。

連接我們，和10000+物聯網開發者一起 降低技術和成本門檻

讓蜂窩物聯網應用更簡單~~

哈哈你終于滑到最重要的模塊了，

千萬不！要！劃！走！忍住沖動！~

歡迎加入飛書“開源技術交流群”，隨時找到我們哦~

點擊鏈接如何加入奇跡物聯技術話題群（https://rckrv97mzx.feishu.cn/docx/Xskpd1cFQo7hu9x5EuicbsjTnTf）可以獲取加入技術話題群攻略

Hey 物聯網從業者，

你是否有了解過奇跡物聯的官方公眾號“eSIM物聯工場”呢？

這里是奇跡物聯的物聯網應用技術開源wiki主陣地，歡迎關注公眾號，不迷路～

及時獲得最新物聯網應用技術沉淀發布

（如有侵權，聯系刪除）

審核編輯 黃宇