《Antenna Selection Guide》阅读笔记（二）：天线类型

4 天线类型

当决定在射频产品中使用什么类型的天线时，有几种天线类型可供选择。尺寸、成本和性能是选择天线时最重要的因素。短程设备最常用的三种天线类型是PCB天线、芯片天线和有线天线。表3显示了几种天线类型的优缺点。

这里的天线类型光看名字可能不太好理解，这里解释下：

• PCB antenna：其实就是用PCB的铜箔腐蚀出天线形状来当天线，这种方案简单便宜，小型设备用的比较多。
  
• Chip antenna：看名字以为是专门用来当天线的一颗芯片，但其实不是。其实指的就是贴片的陶瓷天线，因为体积小跟芯片一样，所以叫chip antenna。陶瓷天线和电感差不多，其实就是通过加工工艺做好的一个器件。
  
• Whip antenna:鞭状天线，有时候也叫棒状天线。其实就是一段金属导线外面用塑料外壳包住，然后通过SMA之类的接口接到PCBA上。属于比较传统天线的类型。
  
• Wire antenna:线状天线，这个其实就是拉个根金属导线当天线了，主要看产品结构或者工作环境决定。常见的有那种弹簧天线
• IP base antenna:基于IP的天线。有很多专门研究天线设计的公司设计了很多性能好的天线并且申请了专利，如果你要用就得花钱付专利费买授权才能用。

这部分比较水，主要介绍下天线类型，没什么技术深度

将天线分为单端天线和差分天线也很常见。单端天线也被称为非平衡天线，而差分天线通常被称为平衡天线。单端天线通过地平面馈电（参考前面的单极子天线），特征输入阻抗通常为50欧姆。大多数射频测量设备（比如用的导线、仪器的输入阻抗）的特征阻抗也是50欧姆。因此，用这种设备可以很容易地测量出50欧姆天线的特性。

但是很多射频IC的射频接口都是差分接口，如果要接单端天线就需要一个把IC的差分接口转换成单端接口的电路，这种网络被称为巴伦（balun）网络，因为它将信号从平衡配置转换为不平衡的配置。图5显示了一个单端天线和一个差分天线。

这一部分介绍了巴伦的作用，差分天线和单端天线其实就是前面讲的偶极子天线和单极子天线，如果射频IC的接口和天线不对应，是需要用巴伦来进行匹配的。

本文件中提供的天线适用于2.4000 GHz - 2.4835 GHz频段和在sub 1 GHz处的所有标准频段。

对于sub 1 GHz波段；世界各国的标准不一样而且分高低两个区间：

高区间：欧洲的是863-870 MHz、美国的是902-928 MHz，日本是868MHz。通过调整天线长度或改变匹配组件的值，对于欧洲868Mhz、美国915Mhz和日本955Mhz波段，使用相同的天线通常可以获得良好的性能。这种天线在本文中被称为“868/915/955”MHz天线”。

低区间：欧洲433.050 - 434.790 MHz，美国覆盖300-348 MHz频段。欧洲频带通常被称为“433MHz频带”，而美国频带通常被称为“315MHz频带”。

4.1 PCB天线

这部分没什么实质技术内容，主要说了TI给了些免费的天线IP可以随便用，可以去TI官网找设计资料，然后说一些基本的天线模型是不算专利的。直接跳过。

4.2 陶瓷天线

如果天线的可用板空间有限，一个芯片天线可能是一个很好的解决方案。这种天线类型允许小尺寸的解决方案，即使是频率小于1 GHz。与PCB天线相比，这是这种解决方案将增加BOM和安装成本。一个芯片天线的典型成本在0.10美元到0.50美元之间。即使芯片天线制造商声明天线在一定频段内匹配50欧姆，也通常需要使用额外的匹配组件以获得最佳性能。数据表中给出的性能数字和建议的匹配通常是基于使用测试板进行的测量。这个测试板的尺寸通常记录在数据表中。重要的是要注意，如果芯片天线在不同尺寸和形状的PCB上实现，性能和所需的匹配将会发生变化。

没什么实质内容，不过有一点还是可以记下：一般陶瓷天线都会做好50欧姆阻抗，不过还是建议预留匹配网络。毕竟不同PCB环境不一样。

4.3 棒状天线

如果良好的性能是最重要的因素，那么尺寸和成本就不是关键的；一个带有连接器的外部天线可能是一个很好的解决方案。如果使用了连接器才能通过规定，那么还必须进行排放测试。鞭式天线应正常安装在地面上，以获得最佳性能。鞭状天线通常比芯片天线更贵，而且还需要在电路板上安装一个连接器，这也会增加成本。请注意，在某些情况下，必须使用特殊类型的连接器，以符合SRD的规定。有关SRD法规的更多信息，请参考[1]和[2]。

总结就是棒状天线性能好但成本和尺寸不好，而且要加装连接器。

4.4 线状天线

在子1 GHz下频段运行的应用，如315 MHz和433 MHz；天线较大，见表1。即使将地面用于天线的一半设计；整体尺寸可能很大，很难放在PCB上。在这个频率范围内可以做什么是实用和廉价的；一根电线可以用于天线，而电线可以在应用程序的机械外壳周围形成。这种解决方案的优点是可以获得它的价格和良好的性能。缺点是，必须控制天线在机械外壳中的位置的变化，以便天线在批量生产过程中不会变化太大。如果切割到合适的长度，标准电缆可以用作天线，见表1。性能和辐射模式将根据电缆的位置而变化。如果使用这种类型的天线，这是良好的做法，保持电缆的第一部分最接近馈电点到更可控的位置匹配不会影响太多当剩余的电缆天线改变位置时触摸或移动。

总结：sub 1G天线要很长，PCB放不下。所以只好找个电线当天线粘在外壳上。