设计应用于蓝牙天线上的蛇形倒F PCB天线的资料说明

ble的天线设计推荐使用 ifa 和 mifa 这两种 pcb 天线。ble 应用中的低速率和典型的辐射围范使这两种天线特别有用。这些天线既便宜又容易设计，这是因为它们是 pcb 的组成部分，并且能够在 150 至 250 mhz 的频段范围内提供良好的性能。
建议将 mifa 天线使用在仅需极小的 pcb 空间的应用中，如无线鼠标、演示机等等。对于 ifa 天线，建议将其应用在要求天线一侧的尺寸远小于另一侧的尺寸的应用中，如心率监视器。大多数 ble 应用中使用的是 mifa 天线。
蛇形倒 f 天线（mifa）
mifa 是一种普通的天线，被广泛地使用在各个人机接口设备（hid）中，因为它占用的 pcb 空间较小。因此赛普拉斯已设计出一种结实的 mifa 天线，而它能在较小的波形系数中提供优越的性能。该天线的尺寸为 7.2 mm × 11.1 mm（相当于 284 密耳×437 密耳），因此它很适合于各种 hid 的应用，例如无线鼠标、键盘或演示机等。figure 10 显示的是所推荐的 mifa 天线的详细布局，其中包含了双层 pcb 的顶层和底层。这种天线的迹线宽度均为 20 密耳。“w”的值是可改变的主要参数，它取决于 pcb 堆栈间隔，它表示 rf 走线（传输线）的宽度。
天线馈电的考量
table 2 显示的是双层 fr4 pcb 顶层和底层间厚度的“w”值（相应的介电常数为 4.3）。顶层包含了天线走线；而底层则是包含了固态 rf 接地层的下一层。底层的余下 pcb 空间可以作为信号接地层使用（针对 proc/psoc 和其他电路）。figure 11 显示的是典型的双层 pcb 厚度的“w”值。
对于为天线馈电更短的 pcb 走线，这样的宽度要求是比较宽松的。要确保天线走线的宽度和天线馈电接点的宽度相同。
在 figure 12 展示的情况中，天线馈电的走线宽度不是 table 2 中所规定的宽度。
但如果传输线较长（从匹配网络至天线或回到 proc/psoc ble 器件的 ant 引脚的线的长约为 1 cm），那么赛普拉斯建议使用底层上宽度特定的“w”的传输线（tline）类型作为馈源。
figure 13 绘制了 mifa 的 s11 图。mifa 在 2.44 ghz 附近具有 230 mhz 的带宽（s11≤-10 db）
figure 14 显示的是 mifa 在 2.44 ghz 频率时完整的 3d 辐射增益图。在给自定义应用设置 mifa 天线时，该信息非常有用，有助于在需要的方向上得到最大的辐射。在上面的图中：mifa 被放置在 xy 平面上，z 轴方向与它垂直。
辐射方向图在带有带 mifa 天线的模块的 pioneer 电路板上以 30 度角分辨率进行测试。采用金属连接头。在裸板中，辐射方向图与显示的不同; 这仅用于说明如何将天线放置在 pcb 中。我们鼓励您在最终产品组装中测量相似的图案，以确定天线的最佳位置。
天线长度的考量
根据 pcb 的不同厚度，需要调整 mifa 天线的长度，这样才能调整天线辐射的阻抗和频率选择。根据不同的电路板厚度，赛普拉斯提供了 table 3 中的各天线长度。
figure 15 显示的是两种适用于两个不同电路板厚度的 mifa 天线。设计人员根据特定的电路板厚度进行调整 mifa 天线的长度时，请参考 table 3。
请注意，原始天线应该从全长天线开始。根据电路板厚度的不同，天线需要调整长度。我们不能像减少长度那样容易地在板上增加长度。应将 table 3 作为指导，以检查给定板厚度的天线的最终长度而非确切数字。长度切割是调整天线的快速方法。如果客户有足够的空间来放置匹配的网络组件和天线调谐能力，我们建议使用匹配网络而不是长度调整。