蓝牙天线设计
WiFi蓝牙(A10192)天线设计指南
Fusca 2.4G SMD天线集成设计指南2009-6-8一、天线的封装二、天线的摆放1，尽量将天线摆放在PCB的角落，以便天线能有更宽的“可视角”，且尽量将天线沿着PCB 的短边沿摆放，这样可以让天线具有更宽的带宽；2，尽量将天线周边的器件摆放限制在30度入射范围内，以尽可能避免遮蔽；小体积的电阻电容等距离天线边缘的间距建议不小于2mm、更大体积的器件距离天线边缘的间距建议不小于5mm、潜在的噪声源器件建议尽量远离天线；另外，天线周边地平面边缘距离天线应改也不小于2mm；三、天线的电路根据与天线搭配的RF芯片的不同，在天线和RF芯片之间可能的电路有：1) 直接连接；2) 一个隔直电容；3) 一个巴伦电路；4) 一个LC低通滤波器；5) 额外的与芯片相关的电路（用于偏置或控制等）；6) 以上情况的组合；7) 阻抗匹配电路（通常匹配阻抗为50欧）；对于传输线的阻抗匹配，通常采用L-C PI型网络的形式（L串联、C并联），这种LC阻抗匹配也能起到低通滤波的作用，以过滤掉其他芯片或从空间辐射来的带外噪声。
四、天线的Layout1，天线和射频芯片之间的连线可以是微带线，也可以是带地的混合型共平面波导线（hybrid co-planar waveguide with groundplane），后者比前者更为紧凑但是需要注意将表层和底层的地通过过孔连接起来；注：两种形式的传输线都可使用安捷伦公司的Appcad程序计算相应的传输线参数。
Appcad程序文件可从这里下载：/Soft/u-blox/appcad.rar1) 微带（Microstrip）传输线的计算〉〉选择左边Passive菜单栏下的Microstrip类型传输线：〉〉根据待传输线号的中心频率、使用的PCB板材、铺铜厚度、传输线到邻近接地层的垂直高度等参数，再结合可调整的传输线宽度，反复计算并调整，直至计算得到的Z0阻抗数值接近50欧姆的理想阻抗：2) 带地的共平面波导（Co-Planar Waveguide with Groundplane）传输线的计算〉〉选择左边Passive菜单栏下的Coplanar Waveguide类型传输线：〉〉选择传输线下方是否带地并根据待传输线号的中心频率、使用的PCB板材、铺铜厚度、传输线到邻近接地层的垂直高度等参数，再结合可调整的传输线宽度、传输线到表层邻近地的间隙，反复计算并调整，直至计算得到的Z0阻抗数值接近50欧姆的理想阻抗：2，到天线馈点的馈线上方不应有任何的其他天线；3，到天线馈点的馈线应从馈点焊盘所处的方向进入馈点，而不应从反面或其他防线绕线进入；4，从馈点到射频芯片的传输线走线尽可能短，以减小线损；五、防静电处理Fusca天线内部有接地处理，因而用手指接触天线的话不会让射频芯片受到静电损害。
基于蓝牙技术的倒F型天线的设计
基于蓝牙技术的倒F型天线的设计作者：来源：《硅谷》2011年第18期蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般是1Om之内）的无线电技术，能在设备之间进行无线信息交换，其工作频段是2.4～2.483 GHz的全球通信自由频段，目前已广泛应用在移动通信设备中。
天线是蓝牙无线系统中用来传送与接收电磁波能量的重要必备组件。
由于目前技术尚无法将天线整合至半导体芯片中，故在蓝牙模块里除了核心的系统芯片外，天线是另一个影响蓝牙模块传输特性的关键性组件。
本文给出了一款倒F型天线的设计，该天线尺寸小，设计简约，制造成本低，工作效率高，适用于蓝牙系统应用。
1 天线设计倒F型天线是上世纪末发展起来的一种天线，具有结构简单、重量轻、可共形、制造成本低、辐射效率高、容易实现多频段工作等独特优点，因此，近几年来，倒F型天线得到了广泛的应用研究和发展。
倒F天线是在倒L天线abc的垂直元末端加上一个倒L结构edb构成。
它使用附加的edb 结构来调整天线和馈电同轴线的匹配。
该天线具有低轮廓结构，辐射场具有水平和垂直两种极化，另外由于结构紧凑而且具有等方向辐射特性，同时其良好的接地设计可以有效提高天线的工作效率。
图1所示是典型的倒F型天线结构图，该天线可以看作是e端短路，a端开路的谐振器，所以，a端电压最大，电流为零，e端电压为零，电流最大。
由于倒F天线的结构中包含了接地的金属面，可以降低对射频模块中接地金属面的敏感度，因此非常适合用于片上系统。
另外，由于倒F天线只需利用金属导体配合适当的馈线来调整天线短路端到接地面的位置，因而制作成本较低，可以直接与PCB电路板焊接在一起。
2 测量基本原理图3所示是一个网络分析仪的原理框图。
在对倒F天线进行测量时，先由仪器发出扫频信号，并将该信号通过输出口送到被测设备，当信号通过设备后，再送回网络分析仪。
由于待测设备的输入阻抗与网络分析仪的输出阻抗不可能理想匹配，因而必然会发射一部分信号。
这样，网络分析仪对输出与输入信号进行比较，即可得出待测设备的传输指标，如增益、插入损失、分配损失等;而对输出和反射信号进行对比，则可得出待测设备的反射指标（如反射损耗等）。
一种小型化蓝牙印刷天线的设计
便 携式 电脑 等设 备 中… ， 遍 接 受 它 的 Ｔ 作 频 段 为 普
长可由式 Ａ ＝Ａ／√ 。 计算。其中 ， 是介质的介
电常 数 ， ， 是介 质 的磁 导率 。 因此 通过 降 低 电磁 波
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第 ｌ ０卷
第２期 １
２１ ０ ０年 ７月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖ １ １ Ｎｏ ２ Ｊ ｌ ０ ０ ｏ． ０ ．１ ｕｙ ２ １
１７ —８５ ２ １ ） １５ ６ —５ ６ １１ １ （０ ０ ２ — １３ ０
Ｓ ｉ ｎ ｅ Ｔｅ ｈ ｌｇ ｎ ｇｎｅ ｒｎ ｃ ｅ ｃ ｃ ｎｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｉ ｇ
２１ ０ ０年 ４月 ３ 日收 到 通信作 者简介 ： 高 飞（９６ ） 黑龙江人 ， 士研究生 ， 究方 李 １８ 一 ， 硕 研 向 ： 波天线 、 牙天线 、 米波成像等 。 短 蓝 毫
的选 取 就 成 为 能 否 在 最 小 限度 的 降 低 天 线 性 能 的 同时实 现小 型化 的重 要 因素 。 同 时 ， 电磁 波 在 介 当 质 中传播 时 ， 波 长 会 变 短 ， 磁 波 在 介 质 中的 波 其 电
关 键词 蓝牙
印刷天线
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蓝牙天线pcb设计尺寸标准
蓝牙天线pcb设计尺寸标准
蓝牙天线的PCB设计尺寸标准因具体的设计要求和天线的类型而异。
1. 偶极天线：易于实现较大的增益和较小的反射损耗，但其电长度一般都是波长的1/2。
工作在的蓝牙天线需有约60mm长，但这种长度的天线显然不适合手机、蓝牙耳机等终端设备。
2. PIFA天线：属于单极子天线，其反射损耗对地板大小比较敏感，远场辐射不均匀，难以满足手机、蓝牙耳机等终端设备对天线的全向辐射要求。
3. 陶瓷天线：普遍增益较小。
蓝牙PCB天线通常采用微带线的设计，尺寸通常在到2mm之间，可以根据设计要求进行调整。
以上内容仅供参考，建议咨询专业人士获取更准确的信息。
一种小型化蓝牙印刷天线的设计
一种小型化蓝牙印刷天线的设计中心议题*提出了一种小型化蓝牙印刷天线*给出了具体设计及实现解决方案*降低电磁波在介质中传播的波长*将偶极天线的两个振子固定在介质基板上随着通信技术的发展,短距离无线通信以其快速、便捷的优势,成为了室内通信中不可替代的通信手段。
蓝牙(Bluetooth)是一种能够支持短距离无线通信的无线电技术,现已广泛应用于移动电话、便携式电脑等设备中,普遍接受它的工作频段为2.4GHz—2.484GHz。
天线作为通信系统中重要的能量转换部件,承担着信号的发射、接收任务,而其工作频段又与其物理尺寸直接相关,大尺寸的天线往往占据了一个系统的主要空间,影响系统小型化。
目前的蓝牙天线,尺寸都比较大，开展蓝牙天线的小型化研究,降低蓝牙系统的整体尺寸,是十分必要的。
常见的蓝牙天线主要分为偶极天线、PIFA天线和陶瓷天线三种。
PIFA 天线属于单极子天线,它的反射损耗对地板大小比较敏感,同时,其远场辐射不均匀,难以满足手机、蓝牙耳机等终端设备对天线的全向辐射要求;陶瓷天线普遍增益较小;偶极天线易于实现较大的增益和较小的反射损耗,但其电长度一般都是波长的1/2。
按此计算工作在2. 45GHz的蓝牙天线需有约60mm长,而普通手机的大小一般是110mm ×40mm,蓝牙USB设备的大小一般是50mm×16mm甚至更小,蓝牙耳机的尺寸一般是33mm×10mm。
如此长的天线尺寸显然占据了手机、蓝牙耳机等终端设备巨大的设计空间,不利于系统的小型化。
本文设计的蓝牙天线,是基于印刷偶极天线的模式,天线印刷在FR—4介质板上,采用曲流技术,具有尺寸小、全向辐射等优点。
1蓝牙天线的设计曲流技术是一种常见的天线小型化技术,通过弯折实现曲流,可以有效减小天线的物理尺寸。
弯折也会造成天线的增益等性能的降低,因此,在弯折时各段金属线的间距,弯折的各段金属线的长度的选取就成为能否在最小限度的降低天线性能的同时实现小型化的重要因素。
蓝牙模块简介和天线设计
图11.尽可能远离其它干扰源或易受干扰对象。
以手机为例，蓝牙模块尽量远离电源模块和2G/3G模块，相应的也要远离模块。
2.蓝牙天线尽量靠近产品的边缘，有利于射频信号的发图2以图2为例，在PCB设计上有几点值得注意的地方：1.Filter和蓝牙IC的位置越近越好，而且Filter和蓝牙IC的RF Port是对称的。
2.Filter，以及Filter到Antenna的走线都是需要用GND包裹的，而且在GND上尽可能的多打一些Thru Hole或者Via Hole（最少2排）。
3.三段走线（蓝牙IC到Filter，Filter到Antenna，Antenna）的宽度是不一样的，一般来说第一段在0.15~0.2，第二段在0.2~0.3，第三段在0.45-0.5（单位mm）。
第二段走线对应的区域Layer2是不能有走线或者GND的，Layer3则是需要有GND的。
Antenna区域每层都是不能有走线或者GND的。
4.Antenna的区域尽可能的大，而且走线要靠近PCB的边缘。
5.LPF和Antenna（C-chip）根据VSWR和TIS/TRP等测试来调整。
总之，蓝牙模块的设计和其它设计一样，需要研发人员在掌握基本原理上，通过反复的测试和调整来积累经验。
最后才可能在最短的时间内设计出性能良好，低成本的产品。
参考文献：消费电子1404-5.indd 92专注于微波、射频、天线设计人才的培养易迪拓培训网址：如 何 学 习 天 线 设 计天线设计理论晦涩高深，让许多工程师望而却步，然而实际工程或实际工作中在设计天线时却很少用到这些高深晦涩的理论。
实际上，我们只需要懂得最基本的天线和射频基础知识，借助于HFSS、CST软件或者测试仪器就可以设计出工作性能良好的各类天线。
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蓝牙天线设计资料
1. 简介
该文档是上海慧翰信息技术有限公司推出的蓝牙模块的硬件设计经验总结，适用于本公司的各个型号模块的硬件设计参考，敬请按型号区分要点。
如有何问题，请直接与本公司的工程师联系，您将会得到更详细的说明。
2. 天线设计
2.1 PIFA天线设计
该天线设计适用于FLC-BTMDC705及FLC-BTMDC732模块的设计。
2.1.1 尺寸要求
该天线是经过调频特性的理论计算得出的尺寸大小，并经过实际设计验证的经验值，跟板材及环境都有关系。
按如下规格设计最远距离（无遮挡）可达20米。
图 1
2.1.2 布线要求
首先，建议将天线按尺寸设计成元件封装，方便摆放及后续项目设计，并可以防止拖动造成尺寸大小变化，而来回修改。
其次，该天线是与地线连接的，天线有效部分的周围及其下层（即
背面）不应用有元器、布线，更不应该铺铜，否则影响信号发射和接收，甚至无法正常工作。
第
三，该天线的接地点要求大面积接地，并多打过孔。
第四，该天线要求设计在PCB板的板边，尽量朝前面板，并要求周围避开铁质结构件。
2.1.3 板材要求
板材请选用：FR4，介电常数为 4.2
2.2 外引天线设计
请断开PIFA天线的连接电路，并用10pF的电容连接外引天线。
外引天线的线材要求采用
50欧高频屏敝电缆，并在尾部去掉3CM长的屏敝层。
线头的中间信号线焊接在天线输出端，而
屏敝铁线也应该焊在就近地线位置，该天线尾部应放置于前面板靠前位置或者引至铁壳之外。
倒F天线设计
蓝牙的倒F型天线设计引言蓝牙是一种支持设备短距离通信(一般是1Om之内)的无线电技术，能在设备之间进行无线信息交换，其工作频段是2.4～2.483 GHz的全球通信自由频段，目前已广泛应用在移动通信设备中。
天线是蓝牙无线系统中用来传送与接收电磁波能量的重要必备组件。
由于目前技术尚无法将天线整合至半导体芯片中，故在蓝牙模块里除了核心的系统芯片外，天线是另一个影响蓝牙模块传输特性的关键性组件。
本文给出了一款倒F型天线的设计，该天线尺寸小，设计简约，制造成本低，工作效率高，适用于蓝牙系统应用。
1 天线设计倒F型天线是上世纪末发展起来的一种天线，具有结构简单、重量轻、可共形、制造成本低、辐射效率高、容易实现多频段工作等独特优点，因此，近几年来，倒F型天线得到了广泛的应用研究和发展。
倒F天线是在倒L天线abc的垂直元末端加上一个倒L结构edb构成。
它使用附加的edb结构来调整天线和馈电同轴线的匹配。
该天线具有低轮廓结构，辐射场具有水平和垂直两种极化，另外由于结构紧凑而且具有等方向辐射特性，同时其良好的接地设计可以有效提高天线的工作效率。
图1所示是典型的倒F 型天线结构图，该天线可以看作是e端短路，a端开路的谐振器，所以，a端电压最大，电流为零，e端电压为零，电流最大。
由于倒F天线的结构中包含了接地的金属面，可以降低对射频模块中接地金属面的敏感度，因此非常适合用于片上系统。
另外，由于倒F天线只需利用金属导体配合适当的馈线来调整天线短路端到接地面的位置，因而制作成本较低，可以直接与PCB电路板焊接在一起。
图2所示为倒F型天线在电路板上的布置图。
倒F型天线在电路板上的布置图2 测量基本原理图3所示是一个网络分析仪的原理框图。
在对倒F天线进行测量时，先由仪器发出扫频信号，并将该信号通过输出口送到被测设备，当信号通过设备后，再送回网络分析仪。
网络分析仪的原理框图由于待测设备的输入阻抗与网络分析仪的输出阻抗不可能理想匹配，因而必然会发射一部分信号。
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引言
蓝牙是一种支持设备短距离通信(一般是1Om之内)的无线电技术，能在设备之间进行无线信息交换，其工作频段是2.4～2.483 GHz的全球通信自由频段，目前已广泛应用在移动通信设备中。
天线是蓝牙无线系统中用来传送与接收电磁波能量的重要必备组件。
由于目前技术尚无法将天线整合至半导体芯片中，故在蓝牙模块里除了核心的系统芯片外，天线是另一个影响蓝牙模块传输特性的关键性组件。
本文给出了一款倒F型天线的设计，该天线尺寸小，设计简约，制造成本低，工作效率高，适用于蓝牙系统应用。
1 天线设计
倒F型天线是上世纪末发展起来的一种天线，具有结构简单、重量轻、可共形、制造成本低、辐射效率高、容易实现多频段工作等独特优点，因此，近几年来，倒F型天线得到了广泛的应用研究和发展。
倒F天线是在倒L天线abc的垂直元末端加上一个倒L结构edb构成。
它使用附加的edb结构来调整天线和馈电同轴线的匹配。
该天线具有低轮廓结构，辐射场具有水平和垂直两种极化，另外由于结构紧凑而且具有等方向辐射特性，同时其良好的接地设计可以有效提高天线的工作效率。
图1所示是典型的倒F型天线结构图，该天线可以看作是e端短路，a端开路的谐振器，所以，a端电压最大，电流为零，e端电压为零，电流最大。
由于倒F天线的结构中包含了接地的金属面，可以降低对射频模块中接地金属面的敏感度，因此非常适合用于片上系统。
另外，由于倒F天线只需利用金属导体配合适当的馈线来调整天线短路端到接地面的位置，因而制作成本较低，可以直接与PCB电路板焊接在一起。
图2所示为倒F型天线在电路板上的布置图。
倒F型天线在电路板上的布置图
2 测量基本原理
图3所示是一个网络分析仪的原理框图。
在对倒F天线进行测量时，先由仪器发出扫频信号，并将该信号通过输出口送到被测设备，当信号通
过设备后，再送回网络分析仪。
网络分析仪的原理框图
由于待测设备的输入阻抗与网络分析仪的输出阻抗不可能理想匹配，因而必然会发射一部分信号。
这样，网络分析仪对输出与输入信号进行比较，即可得出待测设备的传输指标，如增益、插入损失、分配损失等;而对输出和反射信号进行对比，则可得出待测设备的反射指标(如反射损耗等)。
在对倒F天线进行测试时，应先将高频导线焊接到PCB上的天线测试点，然后再连接到网络分析仪，并进行重新校准(3个mark点频率分别为2.402 GHz，2.440 GHz与2.480 GHz)，之后再焊接天线匹配元器件，然后利用网络分析仪的Smith图来测试天线参数，并运用Smith圆图进行软件计算，以修改天线长度及匹配元件参数值，最终使天线网络的阻抗、频率、带宽、驻波比，达到最优化。
为了方便测量，可将一特性阻抗为50 Ω的同轴电缆的内导体焊接在与天线馈电点相连的50 Ω微带线上，而将外导体就近接在蓝牙模块的地上，同时在同轴电缆的另一端焊SMA接头并连到Agilent网络分析仪N3382A。
这样，通过网络分析仪测得的Smith圆图可知，经过匹配网络后的天线阻抗非常接近50 Ω。
回损10 dB时的带宽约为90 MHz，可完全覆盖蓝牙所工作的ISM频段(2.400～2.483 GHz)，且其驻波比小于2，可以满足蓝牙无线电技术的要求。
图4所示是倒F型蓝牙天线的测试结果图。
图5给出了其天线匹配网络的连接示意图。
3 结束语
采用本文方法设计的蓝牙倒F型天线结构紧凑、高效，便于生产，价格低廉，在蓝牙协议规定的2.402~2.480GH工作频段内，完全可以满足蓝牙天线的带宽要求。
同时，该天线设计灵活，加工容易，并可和射频芯片组成独立的射频收发装置，非常适合于短距离的无线通信系统使用。