一篇了解RF射频天线工作原理的文章

天线设计和射频布局是无线系统中的关键组件. 它负责发送和接收来自空气的电磁辐射. 最终客户从某种RF产品（例如功率有限的电池）获得的无线范围主要取决于天线设计，外壳和良好的PCB布局.

对于具有相同芯片和电源但布局和天线设计做法不同的系统，正常情况下，其RF（射频）范围会发生较大变化. 本应用笔记介绍了最佳实践，布局指南和天线调试程序，并给出了在给定功率下获得的最宽频带. 还讨论了RF跟踪，电源去耦，过孔，PCB堆叠以及天线和接地的一般布局注意事项. 该应用笔记还详细介绍了射频无源元件的选择，例如电感器和电容器. 每个主题均以与主题相关的设计项目的提醒或清单结尾.

图1显示了发射机（TX）和接收机（RX）上无线系统的关键组件.

设计良好的天线可以扩大无线产品的工作范围. 从无线模块发送的能量越大，在给定的包错误率（PER）和灵敏度下，传输距离就越大. 类似地，接收机侧的调谐良好的可以在天线上以很小的辐射工作. 必须正确设计RF布局以及无线匹配网络，以确保来自RF的大部分功率到达天线，反之亦然.

天线原理

天线通常是指暴露在空间中的导体. 当导体的长度为信号波长1的一定比例或整数倍时，可以用作天线. 由于提供给天线的功率会散发到空间中，因此这种情况称为“共振”.

如图2所示，导体的波长为λ/ 2，其中λ是电信号的波长. 信号发生器通过传输线（也称为天线馈电）向天线中心供电. 根据该长度，电压和电流驻波将在整条导线上形成，如图2所示. 输入到天线的电能被转换为电磁辐射天线的工作原理，并以相应的频率辐射到空气中. 天线由天线馈线供电，天线馈线的特征阻抗为50Ω，并辐射到特征阻抗为377Ω2的空间中. 因此，关于天线的几何形状天线的工作原理，有两点需要注意:

1. 天线长度

2. 天线馈源

长度为λ/ 2的天线（如图2所示）称为偶极天线. 但是在印刷电路板上，用作天线的大多数导体仅为λ/ 4，但它们仍具有相同的性能. 参见图3. 通过将接地平面放置在导体下方一定距离处，可以创建与导体长度相同的镜像（λ/ 4）. 组合使用时，这些引脚充当偶极天线. 这种天线称为四分之一波长（λ/ 4）天线. PCB上几乎所有天线都是在铜接地平面上以四分之一波长尺寸实现的. 请注意，信号现在是单端的，接地平面用作返回路径.

3.

对于大多数PCB中使用的四分之一波天线，需要特别注意:

1. 天线长度

2. 天线馈源

3. 地平面的形状和大小以及返回路径

RF电路中天线的类型和选择

如何考虑射频电路中的天线参数

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