蓝牙天线的种类.docVIP

蓝牙天线的种类 　　1）偶极天线 　　偶极天线的外观通常是圆柱状或是薄片状，其在天线底端有一转接头做为能量馈入的装置，而和蓝牙模块之射频前端电路所外接的转接头相互连接。另外一种天线外接方式是使用可旋转式转接头，这种方式的优点在于天线可以依照使用需求做任意角度的旋动并藉以提高传输效果，但是其缺点在于可旋转式接头的成本较高。 偶天线的长度和其操作频率有关，一般常用的设计是使用半波长或四分之一波长来做为天线的长度。另外，偶极天线亦可以应用平面化的设计方式将蓝牙天线设计为可焊接在电路板上的 SMD(Surface-Mounted Device)组件，或是直接在 PCB电路板上以简单的微带线(Microstrip Line)结构来设计天线，如此可得到低成本的隐藏天线，并有助于产品外观的多样化设计。 　　2）PIFA天线 　　PIFA天线是以其侧面结构和倒反的英文字母 F外观雷同而命名。 PIFA天线的操作长度只有四分之一操作波长，而且在其结构中已经包含有接地金属面，可以降低对模块中接地金属面的敏感度，所以非常适合用在蓝牙模块装置中。另一方面，由于PIFA天线只需利用金属导体配合适当的馈入及天线短路到接地面的位置，故其制作成本低，而且可以直接和 PCB电路板焊接在一起。 PIFA天线的金属导体可以使用线状或是片状，若以金属片状制作则可设计为 SMD组件来焊接在电路板上达到隐藏天线的目的。时为了支撑金属片不和接地金属面产生短路，通常会在金属片和接地面之间加入绝缘的介质，如果使用介质常数(Dielectric CONstant)较高的绝缘材质还可以缩小蓝牙天线的尺寸。　　3）陶瓷天线 　　陶瓷天线是另外一种适合于蓝牙装置所使用的小型化天线。陶瓷天线的种类可分为块状(Block)陶瓷天线和多层陶瓷天线，前者是使用高温(摄氏 1000度以上)将整块陶瓷体一次烧结完成后再将天线的金属部份印在陶瓷块的表面上；后者则采用低温共烧(Low Temperature Cofired)的方式将多层陶瓷迭压对位后再以800~900度的温度烧结，所以天线的金属导体可以依设计需要印在每一层陶瓷介质层上，如此一来便可有效缩小天线所需尺寸，并能达到隐藏天线设计布局的目的。 由于陶瓷本身的介质常数较 PCB电路板高，所以使用陶瓷当天线介质能有效缩小天线尺寸；在介质损耗(Dielectric Loss)方面，陶瓷介质也比 PCB电路板的介质损耗更小，所以非常适合用在低耗电率的蓝牙模块使用。除此之外，当蓝牙模块必须利用 LTCC的技术来将模块体积降到最小时，LTCC蓝牙天线可以轻易的和蓝牙模块整合在 LTCC的多层陶瓷介质中，将是小型化蓝牙模块的最佳选择。 蓝牙天线的参数 　　1）天线输入阻抗(Input Impedance) 　　天线的输入阻抗是以收发机和天线间的接口往天线端看入所得到的阻抗值。为了让天线和收发机电路间达到阻抗匹配 (Impedance Matching)以降低因不匹配现象所造成的反射损失(Return Loss)，故天线的输入阻抗必须和收发机电路的输出阻抗互相匹配，如此一来才不至于使得大部份能量在天线和收发机之间就损耗掉。以一般的天线设计来说，通常输入阻抗是无法做大范围的改变。最普遍的设计方式是将天线的输入阻抗设计在一般电路中所常使用的 50奥姆，如此便可以和收发机电路的输出阻抗达到 50奥姆匹配。但是在特殊的收发机电路设计中，输出阻抗不一定会是 50奥姆，此时便需在收发机电路和天线输入端之间设计一个外加的阻抗匹配网络来将天线的输入阻抗值转换到收发机的输出阻抗值。 　　2）操作频率(Operating Frequency)和频宽(Bandwidth, BW) 　　天线的操作频率需涵盖整个系统所可能使用到的频带，而整个工作频带范围内的最高操作频率 fU和最低操作频率 fL间的差值即为天线的操作频宽。通常，天线的频宽大小都以百分比来表示： BW=(fU-fL)/fC×100[%] 　　3）辐射场型(Radiation Pattern) 　　辐射场型是用来描述由天线所辐射出的能量和空间中任意位置的相互关系，由辐射场型图可以得知由天线所辐射出来的电磁波在空间中每一个位置的相对强度或绝对强度。以最常见的偶极天线(Dipole Antenna)为例，图 2为偶极天线在远场(Far-field)量测系统中的坐标参数示意图，其辐射场型图是以图 3之水平面(Azimuth)及垂直面(Elevation)两个正交平面的二维场型图来表示。简单来说，所谓水平面的辐射场型图即为由 z轴上往偶极天线看下去所得到的电磁波强度在 x-y平面上的分布图；而垂直面的辐射场型图则为由天线的侧面(即 x-y平面上)往偶极天线看进去所得到的电磁波强度在 x-z或 y-z平面上的分布图。以偶极天