贴片天线如何工作?


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有很多使用芯片天线的指南,有无平衡-不平衡转换器,PCB布局注意事项等,但是我一直找不到有关芯片天线在基本水平下如何工作以及如何制造的任何信息。

任何人都可以提供任何见解或更多信息的链接吗?


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我无法给出一个准确的答案,因为各种信息源定义了DRA或各种芯​​片设计。一个好的答案必须涵盖几个主要的设计方案。
Sparky256 '16

据我所知,芯片天线通常是带有内部和/或表面RF导体的烧结陶瓷。它们如何工作是一个很好的问题。毫无疑问,很多CAD都开始分析设计...
user2943160 2016年

相关,但不回答这个问题:ham.stackexchange.com/questions/1700/...
user2943160

从太阳诱电合理的介绍:digikey.co.uk/en/ptm/t/taiyo-yuden/...
彼得·史密斯

在更复杂的表面贴装天线设计中,有些相关的组件:molex.com/molex/products/datasheet.jsp?part = active /…
user2943160 2016年

Answers:


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λϵϵ

在此处输入图片说明

这种谐振器具有类似于经典偶极天线的特性。典型的芯片天线的辐射方向图(在右边,)实际上与偶极子的辐射方向图(在左边,)相同:

在此处输入图片说明 在此处输入图片说明

(两个天线都垂直放置,辐射方向图部分也是如此)

区别在于,芯片天线中的驻波不是金属结构,而是在介电芯片内部以高介电常数常数产生的。这带来两个主要优点:

  • 高介电常数减小了相同波长的天线尺寸
  • 随着频率的升高,金属结构的损耗越来越大,介电谐振器不会遭受这些损耗的困扰

由于这些特性,芯片天线通常用于移动和高频应用,例如GPS或2,4 GHz无线电。

为了进一步阅读,我建议您使用TI应用笔记,其中讨论了许多不同的PCB天线设计,包括3种不同的芯片天线:

在此处输入图片说明


虽然PCB天线的结构相当明显,但您几乎没有涉及芯片天线的制造和物理结构。请同时覆盖以完全回答问题。
user2943160'7

不幸的是,我认为此类信息不会在开源中提供,并且我不为Vishay工作。贴片天线基本上是陶瓷电容器,但是化合物的成分和工艺细节可能是商业秘密。
德米特里·格里戈里耶夫

请在回答中覆盖“基本为陶瓷电容器”吗?当然,所使用的确切电介质和制造工艺是商业秘密,但是这些概念应该在某些地方具有参考意义。
user2943160 '16

这个答案仍然无法解决芯片天线的制造问题。
user2943160'7

赏金奖励是因为这个问题没有吸引到其他答案(今天是我的答案),而且还剩下两个小时。
user2943160's

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为了讨论芯片天线的制造和结构,首先考虑一些带有明显金属化图案的天线图像:

来自三菱材料的AM11DP-ST01 *

http://www.mmc.co.jp/adv/dev/eng/english/img/contents/antenna/mhz/amd2-01.jpg中AM11DP-ST01 *的两面和标尺的图片 http://www.mmc.co.jp/adv/dev/english/img/contents/antenna/mhz/amd2-05.gif的AM11DP-ST01 *机械图

这些天线的整个生产线都带有可见的外部金属化层,可用于广泛或狭窄的应用场合。最小的AM03DG-ST01降至约3.2mm长。

http://mmea.com/img/contents/antenna/mhz/amd.jpg上的AM03DG-ST01两侧和标尺的图片 http://mmea.com/img/contents/antenna/mhz/amd02.gif的AM03DG-ST01的机械图

这些天线的核心是一种专有的陶瓷化合物,在天线产品线的营销摘要中描述为:

可表面贴装的介质芯片天线是我们在高频应用的陶瓷材料和工艺技术以及尖端的射频设计技术方面的长期经验的结晶。

但是,这些天线不必由刚性陶瓷底座制成。例如,以“ LCP-LDS,Vectra E840ILDS,矿物填充的LDS等级为40%” 的Molex 47948-0001作为主要的结构/介电材料:

http://www.molex.com/pdm_docs/iso/47948_ISO.jpg

在这里,天线的金属化是通过称为激光直接成型的过程添加到矿物填充的聚合物中的。在此过程中(下载PDF演示文稿),通过用激光标记注塑材料,然后将导电材料附着到标记的区域,来定义精密的几何形状。这种导电材料可以对铜/镍/金进行化学镀,以形成天线结构的完整金属化层。此外,该天线被设计成要求地平面间隙,允许它被安装有部件的相反侧屏蔽通过在PCB的内部接地平面。


关于可能更容易被识别为陶瓷芯片天线的神秘材料芯片的话题,商业设计显然不可能公开内部金属结构的设计。为了看到这些陶瓷内部,需要有人发布烧结之前沉积在材料内部的精美金属膜的设计。这样做的地方:研究期刊。

从用于900MHz和2100MHz双频操作的熟悉的矩形棱镜设计开始:

来自http://ieeexplore.ieee.org/ielx5/4913660/4957855/4958578/html/img/4958578-fig-1-large.gif的双臂陶瓷芯片天线

UMTS(1920-2170MHz)操作的另一种此类设计在陶瓷载体内部使用金属化处理:

http://ieeexplore.ieee.org/ielx5/6313473/6324891/6324915/html/img/6324915-fig-1-large.gif的单波段陶瓷芯片天线

对于双频2.4GHz和5GHz WiFi应用,还有一种采用表面金属化处理的圆柱形陶瓷设计

圆形陶瓷天线的示意图,网址为http://ieeexplore.ieee.org/ielx5/11208/36089/1710697/html/img/1710697-fig-1-large.gif

基于2.4 GHz ISM操作的基于陶瓷电介质矩形棱镜上的表面沉积的最终表面金属化设计

来自http://ieeexplore.ieee.org/ielx5/5640099/5648824/5651563/html/img/5651563-fig-1-large.gif


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