天线作为无线信号辐射和接收的重要器件,在无线通信中起着关键作用。天线究竟是如何实现信号从有线到无线的转换的?
什么是PCB天线?顾名思义,就是在PCB上印制了一根走线,可以将其画成直线走线,反转的F形走线,蛇形或圆形走线等,长度为四分之一波长就基本可以形成天线,将电信号辐射出去或接收信号。
汽车天线PCB最常见的结构是倒F天线
倒F天线模型
天线的长度需要符合传输信号的四分之一自由空间波长,才能达到发射和接收转换效率最高,同时更好产生较好输入阻抗。2.45GHz信号的自由空间波长为122.45mm,因此相应的天线长度约为30.6mm,该长度就是PCB天线中倒F部分(L)的长度。实际设计中,为了尽可能减小天线占用的空间,常常会设计成蛇形走线。天线的高度(H)、馈线与接地点的距离(S)以及蛇形走线的宽度这三项参数设计到具体的仿真调试,受篇幅影响,这里暂不展开说明。
汽车天线电路板的蛇形走线
除了倒F部分的蛇形走线,天线还需要良好的接地面,才能实现信号的辐射和接收。接地面的长度要求和蛇形走线部分一样,为传输信号的四分之一自由空间波长,即30.6mm。考虑到产品的实际使用环境,无线模组的体积不能太大,因此本次设计中,我们将ZM602模组的整体尺寸设计为25*18mm,其中接地面的最大长度约为25mm(对角线)。由于接地面长度无法达到30.6mm的要求,天线性能受到一定影响。但若将ZM602模块焊接在测试底板或者客户底板上,即可借助底板的接地面,让天线发挥出最好的性能效果。
经过仿真软件的调整优化后,我们最终确定的天线模式尺寸如下。
汽车天线线路板作为信号传输的关键载体,其设计优劣直接决定了信号的接收与发射效率,影响着车载通信、导航及多媒体系统的信号质量,对实现稳定、高速的通信至关重要。汽车内部空间有限,精心设计的天线 PCB 能够有效利用空间,在不占用过多车内空间的前提下,保障天线性能,满足汽车紧凑布局的需求。合理的 PCB 设计能够增强抗干扰能力,减少车内复杂电子环境对天线信号的干扰,确保天线稳定工作,为驾乘者提供可靠的通信与信息服务。