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射频天线的电路组成及PCB设计技巧

2022-11-07 11:40
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随着5G网络大规模应用推广,天线基站等已成为现在城市或乡村必不可少的基础设施建设,自然也促生了射频天线设计,那么若是遇到射频天线的设计,我们该如何提高自身的设计技巧,尽快打造出完美的天线产品?

一般来说,如图所示,该图片展示的是天线FM17550电路图,天线电路主要分为EMC滤波、匹配电路、天线、接收基站。

1.png

滤波电路:

由 L1、C1 组成的低通滤波器用于滤除 13.56MHz 的衍生谐波,该滤波器截止频率应设计在 14MHz 以上。L1 电感不可靠近摆放,以免互相干扰(互感效应)。滤波电路元件匹配公式:f=1/(2π√LC) 

匹配电路:

用于调节发射负载和谐振频率。射频电路功率受芯片内阻和外阻抗影响,当芯片内阻和外阻抗一致时,发射功率效率最高。C2 是负载电容,天线感量越大,C2 取值越小。C3 是谐振电容,取值和天线电感量直接相关,使得谐振频率在 13.56MHz。 

接收电路:

C4 滤除直流信号,R2 和 R3 组成分压电路,使得 RX 接收端正弦波信号幅度在 1.5-3V 之间。 

天线:

由 R1 电阻(通常是 1ohm 或 0ohm)和印制 PCB 组成。

天线越大,读卡距离越远,当天线面积达到 5cm x 5cm 以后,再增大天线,读卡距离没有明显提升。

天线线宽建议选择 0.5mm - 1mm。天线大于 5cm x 5cm 不能多于 3 圈,小于 3cm x 3cm 不能小于 4 圈

为减小 EMC 辐射干扰,需要将 PCB 走线转角处画成圆弧。

天线区域内和天线边缘禁止将信号、电源、地线画成圈或者半圆,天线圈内不可有大面积金属物体、金属镀膜,避免引起磁场涡流效应造成能力严重损耗。

天线 PCB 绕线方式是相对的,不是同向。

天线电路设计元件的精度应控制在 2%以内,否则容易导致天线谐振频点偏差,导致读卡性能严重下降,产品一致性难以保证

天线大小和读卡距离关系:

2.png


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