הסבר יסודות אנטנת PCB

מבוא

מדריך מעמיק לאנטנות PCB: מה הן; איך הם עובדים; וחשיבותם לעיצוב PCB כמו גם בעיות ביצועים וגודל שיש להיזהר מהם.

אנטנות PCB

אנטנות PCB

אתה תצא משם עם הבנה מוצקה של יסודות האנטנה והטרמינולוגיה, כמו גם הבנה כיצד הסוגים והתצורות השונות של אנטנות PCB יכולים לשפר את הביצועים, הגודל, העלות, היעילות, האמינות וגורמים אחרים כמו כוח טיפול בדרישות, רוחבי פס, תדרים וכו'.

ככל שהטכנולוגיה התקדמה והאלקטרוניקה הפכה לקטנה יותר/טובה יותר ונעשתה קומפקטית יותר עם פחות או ללא רכיבים חיצוניים גדולים בגלל מעגלים משולבים (ICs) המשתמשים במעגלים להרכבה שלהם רכיבים במקום לתפוס פחות שטח, אנטנות החלו לאט לאט להיעלם מהמעגלים.

כעת, כאשר PCBs הפכו שוב גדולים יותר באמצעות מזעור של ICs כגון עם SMDs (SMT), כמה שיקולי EMI נכנסו לפעולה הדורשים עיצוב ויישום של אנטנת PCB על עקבות PCB כעת יותר מאי פעם!

מהי אנטנת PCB?

אנטנת PCB היא חתיכת מתכת קטנה ושטוחה שבדרך כלל ממוקמת מאחורי לוח מעגלים מודפסים. אנטנה זו מסייעת לשדר ולקבל אותות רדיו עבור מכשירים כגון מחשבים, טלפונים סלולריים וציוד אלקטרוני אחר. האנטנה פועלת על ידי המרת גלים אלקטרומגנטיים מהאוויר לאותות חשמליים שניתן להעביר על גלי האוויר.

עיצוב אנטנת PCB הוא חלק חשוב מתהליך הייצור. אנטנות PCB מורכבות בדרך כלל מעקבות מתכת ו-vias שנחרטים במשטח הנחושת של הלוח. עקבות המתכת מתחברים ל-vias, אשר נוצרים על ידי קידוח דרך הלוח בנקודות מסוימות.

שימוש באנטנה ב-PCB

השימוש באנטנה ב-PCB הוא חלק חשוב מהתכנון, שכן ניתן להשתמש בו כדי להגדיל את הטווח והחוזק של אלחוטי אותות. האנטנה היא בעצם מוט מתכת המסייע בהעברת אותות בין מכשירים. זה עובד על ידי שליחת גלי רדיו לכל הכיוונים, ומאפשר תקשורת עם מספר מכשירים בו זמנית.

האנטנה פועלת על ידי המרת אנרגיה חשמלית לקרינה אלקטרומגנטית ולהיפך. קרינה אלקטרומגנטית מורכבת מפוטונים, שהם חבילות של אנרגיה אלקטרומגנטית.

מודול תדר רדיו (RF) יכול להיות עשוי מאנטנה אחת או יותר, המחוברות ל-PCB באמצעות עקבות מעגלים מודפסים (PCB).

סוגי אנטנת PCB

אנטנות PCB שונות

סוגי אנטנת PCB

אנטנות PCB הן אחד מסוגי האנטנות הנפוצים ביותר בשימוש מכשירים ניידים. הם משמשים גם במוצרי אלקטרוניקה אחרים, כולל טלפונים סלולריים, מחשבים ניידים וטאבלטים. יש כמה סוגי PCB אנטנות זמינות לשימושך:

אנטנות פנימיות

אנטנות אלו ממוקמות בתוך המכשיר ולרוב אינן נראות. הם משמשים לחיבור לרשת אלחוטית באמצעות גלי רדיו. חיבור האנטנה הפנימי מוסתר לרוב במארז הטלפון או המחשב הנייד, או אפילו ב-PCB של המכשיר עצמו. זו הסיבה שמשתמשים רבים אינם יודעים שיש להם אנטנה פנימית.

אנטנות פנימיות משמשות בדרך כלל בהתקנים אלחוטיים כגון טלפונים ניידים ומחשבים ניידים, כמו גם Bluetooth מכשירים כגון מקלדות ועכברים. אין להם חלקים חיצוניים והם יכולים להתבצע באמצעות מעגלים מודפסים (PCB)

אנטנות משובצות

אנטנות משובצות

אנטנות משובצות

המונח "משובץ" מתייחס לסוג של אנטנה פנימית שנועדה להשתלב ישירות במכשירים. Embedded אנטנות משמשות לעתים קרובות לחיבור עם סוגים אחרים של אנטנות, כגון אנטנות חיצוניות או גג.

אנטנות אלו יכולות להיות עשויות ממתכת ופלסטיק. הם מתוכננים בדרך כלל להשתלב במארז של מכשיר, אם כי הם עשויים להיות מורכבים גם על משטחים או מבנים ליד המכשיר עצמו.

אנטנות משובצות משמשות בדרך כלל במכשירים ניידים עם יכולות אלחוטיות, כגון סמארטפונים או טאבלטים.

אנטנות שבבים

אנטנות שבבים

אנטנות שבבים

סוג של אנטנה פנימית שנמצאת בשימוש עשרות שנים. אנטנות אלו עשויות בדרך כלל מחומרים איכותיים כמו זהב, כסף ונחושת. הם יכולים לשמש במעקב GPS, טלפונים ניידים ואפילו חיבורי אינטרנט אלחוטיים.

גודל השבב יהיה תלוי בכמה כוח הוא צריך לשדר או לקבל אותות במרחקים שונים מהמקור שלו.

לדוגמה, אם אתה רוצה לשלוח נתונים ממקום אחד למקום אחר באמצעות אנטנה אז אתה צריך יותר כוח מאשר אם אתה רק רוצה לקבל נתונים כדי תצוגה זה על המסך שלך או שלח אותו בדוא"ל, ולכן השבב שלך יזדקק ליותר כוח, כמו גם להיות קטן יותר בגודלו כך שהוא לא תופס יותר מדי מקום בתוך המכשיר שלך!

אנטנות תיקון

אנטנות תיקון

אנטנות תיקון

אנטנת פאנל קטנה ושטוחה שניתן להשתמש בה לשידור או לקליטת אותות. זה עובד באותו אופן כמו אנטנות גדולות יותר. אנטנות תיקון משמשות ביישומים שבהם המקום מועט, כגון בתוך מחשבים ובציוד אלקטרוני אחר. הם משמשים גם כחלק ממערך גדול יותר של אנטנות על לוויינים, חלליות וכלי רכב אחרים.

אנטנות גמישות

אנטנות גמישות

אנטנות גמישות

סוג של אנטנה שניתן לכופף או לקפל מבלי להשפיע על תפקודה או ביצועיה. גמיש אנטנות עשויות בדרך כלל מחוטי נחושת או צינורות נחושת עם מבודדי פלסטיק המפרידים בינם לבין חלקים אחרים של המכשיר שבו הם מותקנים.

לאנטנות גמישות יש יישומים רבים, כולל טלפונים ניידים ומחשבים ניידים שבהם הם מאפשרים למשתמשים לשאת את המכשירים שלהם בכיסם מבלי להגביל את תנועתם יותר מדי ובמקביל גם מאפשרות להם חופש גדול יותר בעת אינטראקציה עם מכשירים אלה באמצעות מסכי מגע וכו'...

אנטנות חיצוניות

סוגי אנטנות אלו הם סוג האנטנות הנפוץ ביותר, וניתן לזהות אותן בקלות לפי אורכן וצורתן. ניתן לחבר אותם למשדר באמצעות מחבר ספציפי.

המשדר שולח את האות אל האנטנה החיצונית, אשר שולחת אותו לכל הכיוונים. סוג זה של אנטנה משמש לעתים קרובות לתקשורת ארוכת טווח וניתן למצוא אותה על דברים כמו צלחות לווין.

ישנם שני סוגים של אנטנות חיצוניות. אלו הן אנטנה כל-כיוונית ואנטנה כיוונית.

אנטנה כללית

סוג אנטנה זה הוא סוג של אנטנה חיצונית המקרינה או מיירטת תדר רדיו שדות אלקטרומגנטיים באופן שווה בכל הכיוונים האופקיים במישור גיאומטרי שטוח ודו-ממדי. אנטנות כל-כיווניות משמשות בדרך כלל ליישומים בטווח קצר עד בינוני, כגון קישורים מנקודה לנקודה, נתבי Wi-Fi וסורקים.

לאנטנה בכל כיוונית יש גם כמה סוגים בהתאם למראה ולשימוש שלהם. הנה כמה מהם:

אנטנה של טרמינל-mount

אנטנה של טרמינל-mount

אנטנה של טרמינל-mount

סוג של אנטנה כל-כיוונית ארוכה ומותקנת ב-PCB. ניתן להשתמש בהם עבור יישומים שונים כגון תקשורת RFID, Bluetooth ו-NFC. אנטנות להרכבה מסוף זמינות בצורות ובגדלים שונים. לכולם יש דבר אחד במשותף; הם מתוכננים להיות מורכבים על PCB או לוח מעגלים בנפרד או כחלק ממערך.

אנטנת שוט

זהו סוג נפוץ של אנטנה עמוסת בסיס, וסליל הטעינה מחובר לקצה השוט. הגבוה עכבה בסוף השוט גורם ל נוֹכְחִי לזרום בתבנית מעגלית סביב פני השטח הפנימיים של סליל. ניתן להמחיש דפוס זה על ידי דמיון של כמות קטנה של מטען נעה במעגלים בתוך עיגול גדול יותר.

אנטנות שוט משמשות ליישומי תקשורת קצרי טווח כגון שידורי רדיו AM, תקשורת רדיו של רצועת האזרחים והפעלה על רצועות רדיו חובבים באורך 2 מטר.

אנטנת ברווז גומי

אנטנת ברווז גומי

אנטנת ברווז גומי

סוג של אנטנה כל-כיוונית היא אנטנה מונופולית קצרה חשמלית שמתפקדת כמו אנטנת שוט. זה ידוע גם בתור ברווז גומי או סתם ברווז רגיל. סוג זה של אנטנה נמצא לרוב במכשירים ניידים כמו טלפונים סלולריים, מכשירי רדיו ומכשירי קשר מכיוון שהיא עשויה מחומר גמיש וניתן לכופף אותה לצורות רבות ושונות.

אנטנה דיפול חיצונית

סוג של אנטנה כל-כיוונית שמייצרת תבנית קרינה. זה מתקרב לזה של דיפול חשמלי אלמנטרי. המשמעות היא שלאנטנה יש שני אלמנטים מוליכים זהים המופרדים על ידי מרחק, אשר פועלים כמבנה המקרין. אורך האלמנטים והפרדתם קובעים את התדר שבו פועלת אנטנה מסוג זה.

אנטנה בסגנון פאק

אנטנה בסגנון פאק

אנטנה בסגנון פאק

אנטנה זו היא סוג של אנטנה כל-כיוונית בצורת דיסק קטן והיא מערכת אנטנה 5 ב-1 בתוך בית יחיד, המשמשת לכל מערכת DTV או HDTV. יכול לשמש גם בבית או במכוניות. האנטנה בסגנון פאק פועלת על ידי קליטת אותות מכל הכיוונים ושליחתם למקלט. זה מגיע עם מגבר מובנה בבסיס שלו שעוזר להגביר את עוצמת האות בעת הצורך.

אנטנה מגנטית

אנטנה מגנטית

אנטנה מגנטית

האנטנה המגנטית היא סוג של אנטנה כל-כיוונית המעוצבת עם מגנט חזק שמחזיק את האנטנה שלך על משטח, כגון המכונית שלך או הצד של הבית שלך. סוג זה של אנטנה משמש לעתים קרובות עבור יישומים חיצוניים שבהם יש מעט מקום לאפשרויות מסורתיות יותר, כגון תושבת גג או תושבת מוט.

אנטנה בהרכבה מגנטית היא אידיאלית למי שרוצה להשתמש בהרכבה הקיימת על הגג למטרה אחרת, וניתן להתקין אותה בקלות על משטחי מתכת כמו גדר או דלת מוסך.

אנטנה עם בורג

סוג זה של אנטנה כל-כיוונית מיועדת להרכבה על ידי קידוח חור בתקרה או בלוח הקיר. לסוג זה של אנטנות יש היסטוריה ארוכה והיה אחד מסוגי האנטנות הראשונים שהומצאו. העיצוב נוצר בהשראת מוטות ברק, ששימשו למשוך ברק מהמטרות המיועדות להם.

אנטנות מוברגות מגיעות בגדלים וצורות רבות ושונות, כאשר חלקן נפוצות יותר מאחרות. ישנן גם וריאציות על סוג זה של אנטנה שעשויות לכלול מגבר מובנה בתוכה כך שהוא יכול לקלוט אותות טוב יותר מאשר סוגים אחרים של אנטנות עשויות לעשות בעצמן.

אנטנה כיוונית

נקראת גם אנטנת קרן. זוהי אנטנה שמקרינה או מקבלת כוח בכיוונים ספציפיים. זה מאפשר ביצועים מוגברים והפחתת הפרעות מכל מקור לא רצוי. סוג זה של אנטנה משמש בדרך כלל עם לוויינים מכיוון שהם מסוגלים לשדר ולקבל אותות בכיוון צר מאוד. צלחת הלוויין היא דוגמה לאנטנה כיוונית שמשדרת ומקבלת אותות מאנטנות הקשורות לאדמה.

לאנטנות כיווניות יש גם כמה סוגים בהתאם לשימוש ולמראה. אלה כמה סוגים של אנטנות כיווניות:

אנטנת לוח

אנטנת לוח

אנטנת לוח

הוא מעוצב כמו סדין או פאנל. אנטנות פאנל משמשות לעתים קרובות בשידורי טלוויזיה ורשתות טלפונים ניידים.

אנטנות אלו עשויות מלוחות שטוחים או יריעות של חומר מוליך, כגון נחושת או אלומיניום. יש להם את היתרון שהם יכולים להיות מעוצבים לצורות וגדלים רבים ושונים, מה שהופך אותם לשימושיים עבור יישומים שונים.

לדוגמה, ניתן לעצב אנטנת פאנל בצורה כזו שהיא מספקת כיסוי רחב על פני אזור שלם, או שהיא יכולה להיות מעוצבת בצורה כזו שהיא מספקת כיסוי ממוקד על אזור אחד בלבד.

אנטנת צלחת

אנטנת צלחת

אנטנת צלחת

סוג של אנטנה כיוונית שהיא סוג של אנטנה פרבולית בצורת צלחת. הוא מורכב מרפלקטור, הזנה ותת-רפלקטור. המשקף אוסף גלי רדיו מהשמים וממקד אותם להזנה, מה שממיר אותם לאות חשמלי. המשנה רפלקטור עוזר לשמור על נקודת מיקוד קבועה לרפלקטור.

אנטנת המנה משמשת במערכות תקשורת לווייניות, מערכות LAN אלחוטיות ואסטרונומיה של רדיו. במערכות LAN אלחוטיות, הוא משמש לשליחה וקבלה של נתונים ברשת אלחוטית (WiFi). באסטרונומיה רדיו, הוא משמש לקליטת גלי רדיו מהחלל החיצון באמצעות טלסקופים גדולים המכוונים לאזורים ספציפיים בשמים.

 

אנטנת יאגיאנטנת יאגי

אנטנת יאגי

אנטנה כיוונית המקרינה אותות בכיוון ראשי אחד. הוא מורכב ממספר אלמנטים, או דיפולים, המחוברים יחד בקצה אחד ולרפלקטור בקצה השני. צורתו מזכירה את האות Y, ומכאן שמה.

לאנטנת Yagi יש רווח גבוה בהשוואה לסוגים אחרים של אנטנות מכיוון שיש מספר דיפולים המקרינים בפאזות זה עם זה ומתחברים לייצור ביצועים טובים יותר. האורך והכיוון של כל דיפול קובעים כמה אות מוקרן על ידי כל אלמנט.

כיצד לבחור אנטנות עבור יישומי PCB שלך

ישנם דברים רבים שיש לקחת בחשבון בעת ​​בחירת אנטנה עבור יישום ה-PCB שלך. הצעד הראשון הוא לקבוע את טווח התדרים של האנטנה שלך, כמו גם את רוחב הפס שלה. אנטנת פס רחב תכסה טווח תדרים גדול יותר מאשר צר פס, והיא גם תוכל לפעול על פני מספר תדרים.

אם אתה רוצה את הגמישות הגדולה ביותר מבחינת רוחבי פס וטווחי תדרים, אתה צריך לחפש אנטנה כיוונית. לאנטנות אלו יש רוחב פס צר יותר מאשר סוגים אחרים של אנטנות, אך ניתן לכוון אותן גם באמצעות תוכנה.

עבור יישומים שבהם אתה זקוק ליכולות רווח ו/או כיווניות גבוהות, שקול להשתמש באנטנת חריץ או אנטנת תיקון במקום. אלה בדרך כלל גדולים יותר מסוגים אחרים של אנטנות מכיוון שיש להם כוח גבוה יותר-יכולות טיפול. עם זאת, הם מציעים ביצועים טובים יותר מאשר אנטנות כל-כיווניות.

סיכום

אנטנת PCB היא מרכיב חשוב במכשירי תקשורת המאפשר קליטת אותות, שידור אות וקליטת תדר. עם זאת, אין מפרט אנטנת PCB ספציפי, מכיוון שהאנטנות מכוונות שדה. כלומר, יש לשקול אותם בהקשר של סימולציה גדולה יותר של המכשיר עצמו.

PCBs הם רכיבים חיוניים במגוון רחב של ציוד אלקטרוני, החל ממוצרי אלקטרוניקה מתקדמים ועד התעשייה מערכות בקרה. אנטנת ה-PCB היא חלק חשוב מרוב ה-PCB. הוא פועל כנקודת התקשורת העיקרית בין ה-PCB לעולם החיצון.

עדכן העדפות קובצי Cookie
גלול למעלה