Встроенные радиочастотные конструкции: сравнение керамических чип антенн и печатных антенн

В последнее время сильно изменилась культура организаций общественного питания, и многие новые кафе стали искать способы увеличить интерес к своим заведениям используя творчество. Гибриды кафе и книжных магазинов, кофе для гурманов от бариста, которые прекрасно разбираются в кофейных зернах, и даже кошачьи кафе — все эти новшества то и дело возникают повсеместно.

Что касается кафе, люди ходят туда по нескольким основным причинам: чтобы выпить или перекусить, встретиться и поговорить с друзьями или поработать вне офиса или дома. Чаще всего на выбор заведения влияет то, что отличает его от конкурентов, основная концепция остается практически неизменной. Это очень похоже на выбор между вариантами антенн для применения в печатных платах.

Спрос на компактные, высокопроизводительные и недорогие встроенные радиочастотные приемопередатчики рос в течение многих лет с развитием робототехники, искусственного интеллекта и интернета вещей. Стоимость, компоновка платы, рекомендации по компоновке DDR3 и опыт остаются ключевыми характеристиками, которые влияют на выбор конструктора между керамическими чип антеннами и печатными антеннами.

Антенны на печатной плате: знайте частотный диапазон

В прошлом инженер проектировщик мог идти на компромисс в части целевого диапазона частот и использовать более надежную антенну. Современное оборудование со встроенной антенной предназначено для работы в полосе пропускания, расположенной где-то между 400 мегагерцами и 5,5 гигагерцами. По мере того как керамические антенны становятся все более надежными, доступными и простыми, возможно, конкуренция начнет снижаться.

Дело в том, что затраты на простую дорожку на печатной плате которая соединена с полигоном земли, размещенную с помощью САПР - минимальны. Несмотря на дешевизну печатной антенны, все же во многих случаях предпочтение отдается антенне на керамическом чипе. Стоимость может быть компенсирована небольшими размерами, простотой монтажа и более высокой устойчивостью к помехам окружающей среды, все эти параметры предлагает антенна на керамическом чипе.

Печатные антенны

Печатные антенны, как известно, сложно спроектировать, реализовать и настроить; особенно в компактной и надежной конструкции. Как и в случае с проводной антенной, размер печатной антенны будет зависеть от частот целевой полосы пропускания. Например, на низких частотах, длина печатной антенны должна быть намного больше, чтобы сигнал соответствовал резонансной частоте.

Преимущества печатной антенны по сравнению с антенной на керамическом чипе:

• Печатная антенна встраивается в плату в процессе производства.
• При оптимальной настройке она может работать в широкой полосе частот, обеспечивая при этом высокий уровень надежности и мощности сигнала.
• Печатные антенны имеют тонкий профиль.

К недостаткам таких антенн относятся:

• Сложности при проектировании, особенно для низких частот. Эти антенны очень чувствительны к изменениям в компоновке платы, и после каждого изменения их необходимо настраивать, или даже повторно изготавливать плату.
• Они занимают гораздо больше места, чем антенны с керамическим чипом, особенно при работе с низкими частотами. При этом, чем больше площадь печатной платы, тем выше стоимость проектирования.
• Печатные антенны очень чувствительны к внешним помехам.

После изготовления печатную антенну невозможно физически модифицировать. Если потребуются внести изменения, то придется изготавливать плату заново. Потенциально большой размер антенны на печатной плате и трудоемкий процесс проектирования/настройки, который обычно предусматривает использование программного обеспечения для моделирования печатных плат и обширные испытания, могут быть стимулом для выбора антенны на керамическом чипе.

Антенны на керамических чипах

Антенны на керамических чипах, как правило, также требуют настройки с учетом конструкции сети, но у них нет ограничений, связанных с физическими свойствами, как у печатных антенн, которые нельзя изменить после изготовления платы. Это позволяет отказаться от ПО для моделирования и дорогостоящего производства новых прототипов плат, при котором компоненты тратятся впустую.

Антенны на керамических чипах обладают несколькими преимуществами:

• Они имеют небольшие размеры и широкий выбор конфигураций.
• Они не так чувствительны к внешним помехам и другим компонентам.
• Проще вносить изменения в руководства по проектированию плат или компоновку DDR без дополнительного моделирования. Такую антенну легче настроить и даже можно заменить при необходимости.

Антенны на керамических чипах также имеют свои недостатки:

• Такие антенны и необходимые для их работы компоненты имеют более высокую начальную стоимость при покупке. В настоящее время среднестатистическая антенна на чипе стоит от 0,10 до 1,60 доллара США.

Антенна на керамическом чипе — это компонент, который можно добавить на плату уже после завершения этапа проектирования. Это обеспечивает дополнительную гибкость настройки в процессе проектирования. Наличие возможности использовать поверхностный монтаж для антенн на керамическом чипе, позволяет легко снять или заменить их при модификации оборудования.

Использование антенны на керамическом чипе позволяет освободить место на плате, чтобы использовать дополнительные компоненты. Такая дополнительная свобода также может быть полезна для уменьшения размера платы, чтобы сэкономить на производственных расходах. Проектировщику серийных многослойных печатных плат бывает критически важно не тратить место впустую, поскольку каждый слой, добавляемый на плату, может быть использован только под печатную антенну.

При этом создать антенну минимально возможного размера непросто, особенно, если минимизировать время настройки и обеспечивать максимальный уровень целостности сигнала, и при этом оставить место для добавления согласующих компонентов. Независимо от метода реализации, лучше всего тщательно протестировать окончательный прототип, и провести измерения в реальных условиях, для того, чтобы тщательно их проанализировать на предмет применяемости.

Если необходима настройка, ее можно выполнить гораздо быстрее и проще с помощью надежного программного обеспечения для проектирования печатных плат. Если вы ищете программное обеспечение с такими функциями, как автоматическая интерактивная трассировка, проектирование распределения питания и простое переключение проекта из 2D в 3D, Altium Designer^® предлагает унифицированную среду проектирования, необходимую для успешного выполнения такой работы.

Если вы хотите поговорить о том, какой тип антенны лучше всего подходит для ваших условий, или больше узнать о частотных характеристиках в целом, попробуйте поговорить со специалистами Altium Designer и энтузиастами отрасли сегодня на нашем Telegram канале.