蓝牙天线类型主要有哪些?

2024-03-10

  我们都熟悉蓝牙技术。因为很多朋友每天都在使用蓝牙技术,比如蓝牙耳机。但是你知道蓝牙天线吗?蓝牙天线是蓝牙设备不可或缺的组成部分之一。

  蓝牙天线是无线通信系统中传输和接收电磁波能量的重要组成部分。

  由于技术无法将天线集成到半导体芯片中,除了核心系统芯片外,天线是影响蓝牙模块传输特性的另一个关键部件。各种蓝牙应用产品中使用的天线设计方法和材料也各不相同。选择合适的天线不仅有助于匹配产品的外观,提高蓝牙模块的传输特性,还可以进一步降低整个蓝牙模块的成本。

  目前,蓝牙天线大致可分为三类:偶极天线、PIFA天线和陶瓷天线。那么,偶极天线、PIFA天线和陶瓷天线之间有什么区别?下面,将详细讨论三种类型的蓝牙天线:偶极天线、PIFA天线和陶瓷天线。


  1、偶极天线

    偶极天线的外观通常是圆柱形或薄的,它在天线底部有一个适配器作为能量馈送设备,该适配器连接到蓝牙模块射频前端电路外部的适配器。另一种外部天线连接方法是使用可旋转适配器。这种方法的优点是天线可以根据使用要求以任何角度旋转,以提高传输效率。然而,缺点是可旋转适配器的成本相对较高。

天线的长度与其工作频率有关,常用的设计是使用半波长或四分之一波长作为天线的长度。此外,偶极天线也可以设计为SMD(表面安装设备)组件,其可以使用平面设计方法焊接到电路板上,或者简单地在PCB电路板上设计微带线结构。这可以产生低成本的隐藏天线,并有助于产品外观的多样化设计。



  2、PIFA天线

  PIFA天线因其侧面结构类似于倒置的英文字母F的外观而得名。PIFA天线的工作长度仅为工作波长的四分之一,其结构已经包括接地金属表面,这可以降低模块中对接地金属面的灵敏度,非常适合在蓝牙模块设备中使用。另一方面,由于PIFA天线只需要使用金属导体以及适当的馈电和天线对地短路,因此其生产成本较低,并且可以直接与PCB电路板焊接在一起。PIFA天线的金属导体可以是导线或薄片的形式。如果以金属片的形式制成,它们可以设计成SMD组件,焊接到电路板上,以达到隐藏天线的目的。为了支撑金属板并避免与接地金属表面短路。

  3、陶瓷天线

  陶瓷天线是非常适合蓝牙设备的天线类型之一。陶瓷天线是另一种适用于蓝牙设备的小型天线。陶瓷天线的类型可分为块状陶瓷天线和多层陶瓷天线。前者使用高温(1000摄氏度以上)一次性烧结整个陶瓷体,然后将天线的金属部分压印在陶瓷块的表面;后者使用低温共烧方法堆叠和排列多层陶瓷,然后在800-900度的温度下烧结。因此,天线的金属导体可以根据设计要求印刷在每一层陶瓷电介质上,有效地减小了天线所需的尺寸,达到了隐藏天线设计布局的目的。与PCB电路板相比,陶瓷的介电常数更高,因此使用陶瓷作为天线介质可以缩小天线尺寸。

在介电损耗方面,陶瓷介质的介电损耗也低于PCB电路板,非常适合用于低功耗蓝牙模块。此外,当蓝牙模块必须使用LTCC技术来最大限度地减少模块体积时,LTCC蓝牙天线可以很容易地与蓝牙模块集成在LTCC的多层陶瓷介质中,使其成为小型化蓝牙模块的最佳选择。

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