藍牙倒F型天線的設計與測量
0 引言
藍牙是一種支持設備短距離通信(一般是1Om之內)的無線電技術,能在設備之間進行無線信息交換,其工作頻段是2.4~2.483 GHz的全球通信自由頻段,目前已廣泛應用在移動通信設備中。天線是藍牙無線系統(tǒng)中用來傳送與接收電磁波能量的重要必備組件。由于目前技術尚無法將天線整合至半導體芯片中,故在藍牙模塊里除了核心的系統(tǒng)芯片外,天線是另一個影響藍牙模塊傳輸特性的關鍵性組件。本文給出了一款倒F型天線的設計,該天線尺寸小,設計簡約,制造成本低,工作效率高,適用于藍牙系統(tǒng)應用。
1 天線設計
倒F型天線是上世紀末發(fā)展起來的一種天線,具有結構簡單、重量輕、可共形、制造成本低、輻射效率高、容易實現(xiàn)多頻段工作等獨特優(yōu)點,因此,近幾年來,倒F型天線得到了廣泛的應用研究和發(fā)展。
倒F天線是在倒L天線abc的垂直元末端加上一個倒L結構edb構成。它使用附加的edb結構來調整天線和饋電同軸線的匹配。該天線具有低輪廓結構,輻射場具有水平和垂直兩種極化,另外由于結構緊湊而且具有等方向輻射特性,同時其良好的接地設計可以有效提高天線的工作效率。圖1所示是典型的倒F型天線結構圖,該天線可以看作是e端短路,a端開路的諧振器,所以,a端電壓最大,電流為零,e端電壓為零,電流最大。由于倒F天線的結構中包含了接地的金屬面,可以降低對射頻模塊中接地金屬面的敏感度,因此非常適合用于片上系統(tǒng)。另外,由于倒F天線只需利用金屬導體配合適當?shù)酿伨€來調整天線短路端到接地面的位置,因而制作成本較低,可以直接與PCB電路板焊接在一起。圖2所示為倒F型天線在電路板上的布置圖。
2 測量基本原理
圖3所示是一個網絡分析儀的原理框圖。在對倒F天線進行測量時,先由儀器發(fā)出掃頻信號,并將該信號通過輸出口送到被測設備,當信號通過設備后,再送回網絡分析儀。
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