天线走线规则技巧及PCB制程培训讲座共35页
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天线部分一、天线理论知识天线是将射频信号转化为无线信号的关键器件,其质量的优良和是否合理使用对无线通信工程的成败起到重要作用。
所以我们必须全面了解天线。
1、天线的方位图:方位图是天线电气性能的最重要指标它直接全面的反映出天线的辐射特性。
定义:天线的辐射电磁场在一定距离上随空间角坐标分布的图形。
由于电磁场的矢量特征包含了幅度、相位、极化方向等信息,因此,对应有:幅度方向图、相位方向图。
而电磁场的幅度可用场强和功率密度表示,所以,幅度方向图又分为场强方向图和功率方向图。
除非特殊说明,在一般情况下,通常天线方向图指的是功率方向图,幅度以dB为单位。
根据定义,天线的方向图是三维立体图,但实际获得完整的三维方向图是非常困难的。
通常根据天线的结构特点,选择两个或多个特征面测得该平面内的二维方向图如:E面方向图:通过最大辐射方向并与电场矢量平行的平面;H面方向图:通过最大辐射方向并与磁场矢量平行的平面;水平面方向图(Horizontal):是指与地面平行的平面内的方向图;垂直面方向图(Vertical):是指与地面垂直的平面内的方向图。
当天线为垂直极化时,H面近似为水平面,E面近似为垂直面,如果天线为水平极化则情况正好相反。
E面图和H面图只是描述了天线的功率密度的分布情况,但不能定量的反映天线的主要特征。
为了更好的描述天线的方向图,常使用半功率波束宽度、副瓣电平、前后比、第一上副瓣抑制、第一下零点填充等都是描述方向图特征的指标。
2、波瓣:零功率点波瓣宽度:主瓣最大值两边两个零辐射方向之间的夹角。
半功率点波瓣宽度:在E面或H面的等距线上,主瓣最大值两边场强等于最大场强的0.707倍(或一半功率密度)的两辐射方向之间的夹角。
副瓣电平:在E面或H面的等距线上,副瓣最大值与主瓣最大值之比,通常用dB表示。
后瓣:与主瓣相反方向上的副瓣。
前后比:等距线上,主瓣功率密度最大值和后瓣功率密度最大值之比(dB)在实际应用中由于天线的上副瓣信号不能起到覆盖的作用,且常常造成越区覆盖的问题,所以我们会想方设法抑制这个方向上信号的发射,而一般与主瓣方向夹角较小的第一上副瓣的功率密度最大,影响最坏,所以我们以对它的抑制为考察指标:第一上副瓣抑制(FirstUpper Side Lobe Suppression )。
天线基本知识及应用--系列讲座表征天线性能的主要参数有方向图,增益,输入阻抗,驻波比,极化方式等。
天线的输入阻抗天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。
天线与馈线的连接,最佳情形是天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗,这时馈线终端没有功率反射,馈线上没有驻波,天线的输入阻抗随频率的变化比较平缓。
天线的匹配工作就是消除天线输入阻抗中的电抗分量,使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。
匹配的优劣一般用四个参数来衡量即反射系数,行波系数,驻波比和回波损耗,四个参数之间有固定的数值关系,使用那一个纯出于习惯。
在我们日常维护中,用的较多的是驻波比和回波损耗。
一般移动通信天线的输入阻抗为50Ω。
驻波比:它是行波系数的倒数,其值在1到无穷大之间。
驻波比为1,表示完全匹配;驻波比为无穷大表示全反射,完全失配。
在移动通信系统中,一般要求驻波比小于,但实际应用中VSWR应小于。
过大的驻波比会减小基站的覆盖并造成系统内干扰加大,影响基站的服务性能。
回波损耗:它是反射系数绝对值的倒数,以分贝值表示。
回波损耗的值在0dB的到无穷大之间,回波损耗越大表示匹配越差,回波损耗越大表示匹配越好。
0表示全反射,无穷大表示完全匹配。
在移动通信系统中,一般要求回波损耗大于14dB。
天线的极化方式所谓天线的极化,就是指天线辐射时形成的电场强度方向。
当电场强度方向垂直于地面时,此电波就称为垂直极化波;当电场强度方向平行于地面时,此电波就称为水平极化波。
由于电波的特性,决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流,极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减,而垂直极化方式则不易产生极化电流,从而避免了能量的大幅衰减,保证了信号的有效传播。
因此,在移动通信系统中,一般均采用垂直极化的传播方式。
另外,随着新技术的发展,最近又出现了一种双极化天线。
就其设计思路而言,一般分为垂直与水平极化和±45°极化两种方式,性能上一般后者优于前者,因此目前大部分采用的是±45°极化方式。
PCB培训——基础篇PCB的相关介绍 (1)PCB布局布线的注意事项 (1)PCB制板和生产的注意事项 (14)PCB的相关介绍PCB布局布线的注意事项PCB走线宽度与铜箔厚度、走线宽度的关系如下图所示:保守考虑,PCB布线时一般采用20mil载流0.5A的方法来设计线宽。
焊盘走线引出的方式:测试点的连接:相邻走线层的走线要正交走线,即使不能正交走线,斜交也比平行走线要好:避免走线开环:避免信号不同层之间形成自环,自环将引起辐射干扰:走线分支长度的控制:走线长度越短越好,尤其是高频信号要注意:走线不能是锐角或者直角,需要走135度角或者直线:电源和地的环路尽量小;电源和地的管脚,尽量不要共用过孔。
为了防止电源线较长时,电源线上的耦合噪声直接进入负载器件,应在进入每个器件之前,先对电源去耦,且为了防止它们彼此间的相互干扰,对每个负载的电源独立去耦,并做到先滤波再进入负载高速信号的特性阻抗必须连续:同层的走线,其宽度必须连续;不同层的走线阻抗必须连续。
地的连接:分为3种,如下图所示:1MHz一下可考虑单点接地,大部分情况下均是采用多点接地。
地管脚的连接需要注意,Trace尽可能宽,必要时可用铜箔;Trace尽可能短;多路连接效果更好。
如下图所示:走线宽度不能超过焊盘宽度。
一般芯片或者排阻相邻管脚不能采用直连的方式。
避免T型走线。
3W规则:为了减少走线之间的串扰,应加大线距。
当线中心距不小于3倍线宽时,可保持70%的电场不互相干扰,这就是3W规则。
如果要达到98%的电场不互相干扰,可使用10W的间距。
没有线距要求且板上空间宽松,走线时请时刻谨记并贯彻执行3W规则。
20H规则:电源层和地层之间的电场是变化的,在板边缘会向外辐射电磁干扰,称为边沿效应。
因此需要将电源层内缩,使得电场只在接地层的范围内传到。
假设电源层和地层之间的厚度为H,内缩20H可以将70%的电场限制在接地层边沿内;内缩100H,则可以将98%的电场限制在接地层边沿内。
干货·各种小天线的PCB设计要点天线是各种智能设备都需要的重要部件,所有需要用到无线的设备都需要用到它。
现在是无线时代,网络路由器都是无线WIFI,电脑,手机连网络再也不用网线连接了,还有蓝牙耳机,蓝牙鼠标,蓝牙键盘等等不再有电线了,这个天线的性能就至关重要了。
一般天线的选择有一些因素,除了考虑性能还要考虑成本,所以在选择天线的时候,需要综合考虑。
今天上尉Shonway就给大家讲讲各种天线的设计及设计要点。
第一种、PCB板载天线这种天线成本低,但性能会稍微差一点。
PCB板载天线也有几种形式。
a,平面倒F型天线,英文缩写即PIFA如下图所示就是倒F的PCB板载天线图1图2下面这个是上面平面倒F的PCB板载天线的变种,由于空间不够,扭曲一下。
此倒F天线PCB设计都有哪些需要注意的问题?我们首先要知道这个射频知识,Shonway以前出过一篇文章,对于射频,任何铜箔,导线都不能看成是简单的导线,他是由很多阻容电路组成的一种等效电路,你看到短路的,对于射频就不是短路。
以这个思路我们看看这个倒F天线的PCB设计。
如下图所示图3这里有六点要注意1、这个倒F天线,不是随便画的,网上有专门的这种天线的库,拿过来,按要求放上去就好。
如果空间不够,那就是自己通过仿真自己制作了自己专用的天线了。
原创今日头条:卧龙会IT技术2、RF馈点这里引出来的线阻抗必须做到50ohm3、接地馈点必须接地牢靠4、地平面必须要多打地过孔,如上图所示,这个过孔间距多少合适的话,我们以前一篇卧龙会布布熊老师写过一篇文章,大家找一下可以看看5、天线这里所有层铜箔必须净空。
6、天线必须放在PCB板的角落里,最好三面都是空的,如图2所示,上面三面都是空的手机上的天线叫平面倒F天线,原理上是用一个平面接上一个接地平面馈点,与RF馈点组成,如下图4所示图4上面图4从左下方RF馈点这个箭头看过去,就是一个倒F。
同样是倒F结构,但手机中的天线采用的是平面结构,这个倒F天线就比PCB板载天线性能就会好很多,这样空间又比较少,成本又低,对于手机天线是最好的选择。
一、现场勘察1.1.走线勘察总原则:线确实能走的通,同时考虑现场是否可以施工。
注意一定是确定可以走的通,因线走的路径是机房不常走的路线,有时候机房管理方都不一定确定是否走的通,你需求将路径从头到尾勘察一遍,以确定线确实可以走的通。
有时候线是可以走的通,但后期机房进行过改造,以前走的线已经不可施工。
还有就是现场施工需要走一些非常规的线路,例如打孔、弱电走强电、如何取电等,这些需要跟机房和物业方进行沟通。
现场勘察的一般流程:先跟机房物业方沟通,看是否知道路径,在不知道情况下围绕安装机房转一圈,找到机房有几个进线的地方,只要走到室外,线向下或者向上都可以。
勘察的难点是如何找到室外到室内线路,常见室内到室外的路径有:弱电井:不过一般只到顶层,不会到室外。
可借用强电井。
空调管道:可到室外,但有时不一定到机房。
通风管道:一般只能使用通风管道旁边缝隙。
其他室外弱电:如监控摄像头,窗户(直接在窗框上打通孔)勘察的另外一个工作是确实现场使用线缆的长度,要预估线的大概长度,一般要计算横向走线长度+竖向走线长度+转弯预留+线整体预留。
勘察小技巧:1、一般地板砖是60cm,2步1.5米,机房层高一般8米、5米的层高。
厂房改造的层高是特殊的。
2、建议勘察时携带手电筒,有时候天线要走天花板上面,手电筒可以看的更远一点。
二、物业沟通物业沟通点有三个,一个是施工申请材料的需要什么,施工人员和工具进出机房的申请,施工时间、物业监工人员和通道门禁的的使用沟通。
天线安装方案一般包括蘑菇头安装位置,室内走线,物业提供的工具(梯子和长插线板)报告中最好有机房平面图,在图上直接标注走线(机房平面图可以和物业要,或者有些机房有模型或者消防应急路线直接拍照就可以)。
对其他走线尽量使用拍照标注,拍照尽量正对着拍,同时在图片中标注参照物以及线的走线,方便机房方审批。
最好办法是让客户去协调,这样比我们协商更方便。
只有拿到施工审批,一般才表示可以施工,避免因机房方面未审批导致无法施工。
迈威(MAXWELL)科技 PCB内部培训资料1 布线的总体原则1.1 布线的3个原则在单板布线要遵循下面3个原则:规则优先:若有规则存在,则优先布置有规则要求的信号线,然后布非关键信号;关键信号线优先:电源、摸拟信号、高速信号、时钟信号、差分信号和同步信号等关键信号优先布线;密度优先:从单板上连接关系最复杂的器件着手布线,从单板上连线最密集的区域开始布线。
布线的命令是Add connect,如下图:图1 布线命令1.2 各类关键信号的布线考虑时钟线、复位线、控制线、高速信号线的布线要求:这些信号最好在内层布线,表层的走线长度不要超过500mils,且不能在变压器、开关电源模块、时钟驱动器、晶振、大功耗器件、发热量大的器件下面穿过;布线时尽量少打过孔,同类信号尽量走在同层,并且拓扑结构要相同;平行走线不能太长,与同层其他网络的距离要满足3W(W是线到线中心的距离)以上的要求,如图所示:图2 同层布线时钟、高速差分线布线要求:时钟、高速差分线不能在变压器、开关电源模块、时钟驱动器、晶振、大功耗的器件、发热量大的器件下面穿过,差分钱之间的间距要尽量大,满足3W以上要求,不能出现单根差分线跨分割的情况,且要避免相邻层平行走线,以免出现信号间串扰。
布线时尽量少打过孔,同类信号尽量走在同层,并且拓扑结构要相同。
图3同层差分线普通差分钱之间的距离也要求尽量远,相邻层不能有较长平行走线,尽量减小信号间的串扰。
如果存在相邻层的布线的情况,这些信号线与其他相邻层网络不能重叠布线。
最好是按网格状布线,这样可以有效地减少信号间的串扰。
如图所示:图4相邻层布线普通信号线的布线要求:如果有长度或等长控制的要求,除了要满足长度约束外,还要注意与同层的网络的距离,最好能满足3W的要求。
如果相邻电源层有分割(如G.S.P的层叠结构),布线尽理不要跨分割。
如下图两个网络不要布到2V5或IV5的区域:图5 布线不要跨分割1.3 布线在串扰、时序方面的考虑同一组数据线布线的考虑。