无线连接对于当今各种电子设备都变得越来越重要。电子产品对无线通信组件的需求因此明显增加,其中包括天线。PIFA是一种特殊的单极天线,起源于倒F天线(图1)。倒F天线是与PCB平行的一个单极天线,用短路臂与PCB板连接。PIFA从这种天线演变而来,用一块顶板代替了单根天线,见图2。
图1
图2
PIFA像贴片天线一样,是窄频带天线。区别在于,PIFA可以利用不同的方法来扩展带宽,比如在板上开槽和利用寄生元件。通过这些方法还可以改变顶板大小,从而打造出更小的天线。改变PIFA 大小的另一个方法是使用所谓的电容性负载。通过在天线的远端添加小电容,可以达到更低的频率。这么做虽然会使辐射能力变差,但对于特定应用场景来说,可用来实现尺寸大小与性能之间的最佳平衡。
使用PIFA的最大优势之一是只需占用很小的电路板空间。由于天线的位置在PCB板上方,且平行于PCB板,所需的空间就只是安装引脚占用的地方。不需要对地或其他金属的净空区,这意味着可以将元器件安装在天线的下方,而且PCB两面都可以安装,见图3。
图3
短路臂的作用是充当天线的阻抗匹配。由于单极天线本来就是电容性的,利用增加的电感,可将天线匹配到所需的阻抗(通常为 50Ω),这就是短路臂的真正用途。这意味着阻抗匹配所需的无源器件更少,在此类元件中产生的寄生损失更小,辐射效率更高。
图4
PIFA具有支持中到高带宽(取决于具体应用)、全向辐射和混合极化方式的特点(见上图)。通过短路臂,工作中的PIFA可以与PCB的地平面建立强连接,再加上相当高的带宽,使得这种天线面对周围环境变化表现十分稳健。比如靠近金属时,其他类型的天线可能出现频率飘移和辐射能力降低的现象,而PIFA会保持高效地发射信号。
对于天线而言,有非常多不同的应用场景:静止或移动的设备,不同的通信协议和通信频率等。根据设备可能面对的情况,天线技术的选择对于实现稳定的无线连接显得十分重要。因此,在任何无线系统中,天线都是最重要的组件之一。某些天线类型(比如陶瓷贴片天线)通常只胜任辐射方向已知且固定不变的设备,比如静态壁挂式设备。PIFA 作为一种提供混合极化方向的全向性天线,经实践证明不仅适用于静态应用,也特别适合经常移动位置、使用环境不断变化的设备,比如可穿戴设备和移动设备。无论周围环境如何,这种类型的天线表现都非常稳定,进一步增加了在这些场景下使用该类天线的优势。
Abracon代理
2022年11月,Abracon和壹探芯城完成了签约仪式,壹探芯城正式成为Abracon亚太区授权线上代理。Abracon 平面倒F天线产品的更多问题及产品详细参数,可以随时访问壹探芯城查询。
审核编辑黄昊宇
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