硬件设计分享-⑦天线设计
天线类型
如前部分所述，在自由空间中裸露的波长为λ/4 的所有导体被放在一个接地层上，并为其提供合适的电压，那么该导体可以作为一个天线使用。根据不同的波长，天线可能与汽车的 FM 天线一样长，也可能与信号浮标上的走线一样短。对于 2.4 GHz 的应用，大部分 PCB 天线都属于下面的类型：
1. 导线天线：这是在 PCB 上延长到自由空间中的一段导线，它的长度为λ/4，并被放置在接地层上。这种天线是由50-Ω4 阻抗的传输线供电的。通常，由于尺寸和三个维度的暴露，该导线天线提供的性能和辐射范围最好。该导线
可以是直线、螺旋或是回路的。它是一个三维 (3D) 的结构，其中天线高出 PCB 4-5mm，并伸出到空间内。
Figure 4: 导线天线
2. PCB 天线：它是 PCB 上的一根 PCB 走线，并且可以将其画成直线形走线、反转的 F 形走线、蛇形或圆形走线、或基于天线类型和空间限制的摆动曲线等。在一个 PCB 天线中，天线在 PCB 的同一平面上变成二维 (2D) 结构；
见 Figure 5。当裸露到空间外的 3D 天线被放置到 PCB 层上作为 2D 的 PCB 走线时，必须遵循一定的指南。一般情况下，与导线天线相比，它需要的 PCB 空间更大，效率也低，但成本低，并且容易制造和可以给 BLE 应用提供可接受的无线距离。
Figure 5. PCB 天线。
3. 芯片天线：这是一种带有导体的天线，天线和导体都被组装在小型的 IC 封装中。当印刷 PCB 天线的空间有限或支持 3D 导线天线时，这非常有用。请参阅 Figure 6 了解包含芯片天线的蓝牙模块。下面给出了天线和模块的大小与
1 美分硬币的比较。
Figure 6. 带芯片天线的 Cypress EZ BLE 模块 (10 mm × 10 mm)
天线的选择
天线的选择取决于其应用、可用电路板的尺寸、成本、辐射范围以及方向性等因素。蓝牙低功耗 (BLE) 应用 (比如无线鼠标) 只需要 10 英尺的辐射范围和几 kbps 的数据速率。然而，对于采用语音识别的遥控应用，则需要一个室内设置天线，该天线的辐射范围大概为 20 英尺，并且其数据速率为 64 kbps。
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