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蛇形板載天線是無線通訊模塊應用最廣泛的一種天線類型，應用在藍牙、WiFi、ZigBee等對性能要求不高、但對空間要求比較高的領域。今天就讓成都億佰特小編給大家普及一下蛇形板載天線的相關知識吧~

　　作為天線工程師，每次給前端電路工程師調試設計天線的時候都會好奇的問到：

　　● ?為啥這個天線要搞成這個形狀？

　　● ?這些折彎間有什么講究，比如折彎次數、折彎的間距。。。

　　● ?為什么要選擇性的layout在PCB板的某些區域？

　　其實我們在做板載蛇形天線設計并沒有這些說法，抓住其基本原理，然后可以根據板載所給凈空區、結合天線周圍環境如金屬、大電容、電感、屏蔽罩等實際情況，天馬行空的“作畫”滿足設計要求即可。

　　一、原理

　　1、蛇形天線的電流分布如下圖所示：

　　圖1 蛇形天線電流方向分析

　　從圖中可以看出、蛇形走線的相鄰兩個折彎上電流大小相等、方向相反；從電磁場產生的原理，如果蛇形走線相鄰兩個折彎無限靠近時，電磁輻射完全抵消，不對外輻射能量，增益很差。故在設計走線的時候一定要結合給定的天線“凈空區”平衡天線面積與小型化要求，不能沒有原則的退讓，以犧牲天線的增益來換取產品的美觀。

　　2、當前常見的蛇形天線主要有以下幾種，如圖：

　　圖①、②為普通的單極蛇形天線。圖③為帶寄生的蛇形走線，寄生單元可以增加帶寬。圖④為單極蛇形的變形-倒F天

　　二、實例設計演示

　　現在我們以B類結構為例，來簡單的設計一個2.45GHz的B類天線結構模型，天線每一段的彎折情況及個段的結構如下：

　　圖3 天線初始尺寸設置

　　HFSS模型建立要注意，由于本文所設計的為單極子天線，因此設計中要充分考慮地平面對天線的影響，地平面需要有足夠大的面積，以使得天線能夠獲得較好鏡像，實現f射，模型如下：

　　圖4 HFSS模型

　　回波損耗S11仿真：

　　圖5 S11仿真結果

　　從仿真圖中可以看出，S11的仿真結構是比較好的，完全可以達到2.45GHz的工作頻段和帶寬要求。

　　可能有的朋友會有疑問，因為有些朋友是天線的初學者或者經驗不足，可能設置初始尺寸時經驗不足，從而導致初始尺寸的仿真結構較差，比如工作頻點與預期的偏差較大，S11太大等等，這些情況都是存在的?，F在我們就來分析下出現這類情況的時候我們應該怎么來解決：

　　1、工作頻點調整

　　天線的諧振頻段是由天線的有效電流路徑長度決定的，因此要調整工作頻段，就要考慮從天線的物理長度入手。

　　通常，我們設計中需要在蛇形天線的末端預留一段用變量表示的枝節，如下圖所示最右端所標示長度為L的枝節，做優化時，只需要簡單的改變此段長度即可，例如，我現在在剛剛建立的模型上做一個示例，令L分別等于1.5mm，2mm，2.5mm和3mm時，來求解其對應的工作頻段，求解結果如下：

　　圖6 L的長度對諧振頻點的影響

　　從圖中看到，L變化時，天線的諧振頻點也會產生非常明顯的變化，隨著L減小，天線的諧振頻率隨之下降。

　　2、 S11改善

　　S11的決定因素是天線的輸入阻抗，通常，單極子天線默認的輸入阻抗為50歐姆，當所設計的天線輸入阻抗無限接近50歐姆時，則S11將逼近無限小，反之，當輸入阻抗偏離50歐姆時，則S11將變差，換句話說，輸入阻抗偏離50歐姆越大，則S11越差。對于本文中所設計的天線結構，如下圖所示的L2短路枝節，可以通過調整L2的長度來改變天線在2.45GHz頻段上的輸入阻抗大小，進而調整S11參數。我現在在模型上做一個示例，令L2分別等于4mm，4.5mm，5mm，5.5mm和6mm，來看其對應的S11的值，仿真結果如下：

　　圖7 短路枝節L2對S11的影響

　　從圖中看出，L2長度發生變化時，天線的諧振頻率幾乎保持不變，但是S11卻有非常明顯的變化，隨著L2長度增加，S11逐漸變好。

　　因此實際設計中，可以通過調整短路枝節來改善S11參數。

　　蛇形天線的結構多種多樣，各位朋友一定要打開思路，嘗試不同的彎折方式，將會收獲意想不到的結果。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的通讯模块板载天线设计方法的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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