天線推薦布局

建議在擺放模塊時射頻端口靠外側； 射頻走線盡量不要打孔、換層。射頻走線需要做 50Ω 阻抗控制，并保證射頻端口到天線的走線最短。如果射頻端口距離天線較遠，建議使用射頻線連接。

天線饋點盡量放在 PCB 板的邊緣區域，不要放在 PCB 板內側。 對于有相近頻段的兩天線，在環境允許的情況下，兩天線擺放距離要達到最低頻率的 1/4 波長以外； 距離過近時，可盡量正交擺放。

一般情況下， 兩天線間的隔離度最少要求達到 10dB 以上， 以免產生互擾。

天線擺放位置請盡量遠離CPU/SDRAM/Flash/DC-DC/USB/屏排線等， 建議天線和上述器件在PCB板的表層和底層異側放置。

CPU 和 SDRAM/Flash/屏 FPC 之間的高速線盡量短，且走內層，上、下、左、右用地包好。 建議在CPU 和屏之間的高速線上增加 EMI 濾波器。

建議將 CPU/SDRAM/Flash/DC-DC/屏連接器等放到屏蔽罩內部。屏蔽罩建議使用洋白銅材質。

天線的基本術語

??Gain (dBi)： 在相同的輸入功率下，天線在空間某點的輻射功率與理想無方向性點源天線在同一點的功率的比值，該增益單位為 dBi，天線廠家提供的天線測試報告中的增益一般以 dBi 為單位。
??Gain (dBd)： 在相同的輸入功率下，天線在空間某點的輻射功率與理想半波偶極子天線最大輻射方向上功率的比值，該增益的單位為 dBd。
??表示同一個增益時， 用 dBi 表示出來要比用 dBd 表示出來大 2.15， 即 dBi=dBd+2.15。例如：對于一增益為 0 dBd 的天線，其增益折算成單位為 dBi 時，則為 2.15dBi。
??Directivity： 在相同的輻射功率下，某天線在空間某點產生的功率與理想無方向點源天線在同一點產生的功率的比值。
??Efficiency： 天線輻射功率和天線輸入功率的比值。

Gain=Directivity ×Efficiency Efficiency=Output Power/Input Power

??APIP (Antenna Port Input Power)： 加入到天線口的功率大小，是 PA 輸出到天線口的功率大小。該功率大小主要跟移動設備的傳導發射功率大小有關。
??EIRP (Effective Isotropic Radiated Power)： 等效全向輻射功率即無線電發射機供給天線的功率 Pt與在給定方向上天線絕對增益 Gt 的乘積， 反應天線在各個方向上的功率大小。 EIRP 表示了發送功率 Pt 和天線增益 Gt 的聯合效果。 EIRP 是理論上各向同性的天線（在各個方向均勻分布） 的功率，以產生峰值功率密度，在最大天線增益的方向上觀察到。它也被稱為等效的各向同性輻射力。 EIRP 可以考慮傳輸線路和連接器的損耗，包括天線的增益。

EIRP=Pt ×Gt Pt： 發射機供給天線的功率，單位 dBm Gt： 表示發射天線的天線增益，單位 dBi

??如果用對數（dB） 計算，則為：

EIRP = P - Loss + G P： 發射機的輸出功率， 單位為 dBm Loss： 發射機輸出端與天線饋源之間的饋線損耗， 單位為 dB G： 天線的發送增益， 單位為 dBi

??PEIRP (Peak Effective Isotropic Radiated Power)： 峰值等效全向輻射功率。
??ERP (Effective Radiated Power)： 無線電發射機供給天線的功率和在給定方向上該天線相對于半波偶極振子的增益的乘積。
??電壓駐波比：

天線的基本要求

項目要求

頻段	根據設備所需要的工作頻率而定
駐波比	≤ 3
增益 (dBi)	≥ 1
最大輸入功率 (W)	50
輸入阻抗 (Ω)	50
極化類型	線極化：垂直、 水平 圓極化：左旋、 右旋

天線的類型

內置 2G/3G/4G/5G 天線

FPC 天線

帶焊接饋點的 FPC PIFA 天線：

使用彈簧頂針作為饋點的 FPC PIFA 天線：

使用彈片作為饋點的 FPC PIFA 天線：

FPC PIFA 天線可以固定在塑料機殼的內側； 為增加牢固性，可以在機殼內側增加熱熔柱以固定天線。該類型天線不占用主板面積，因此比較適用于 PAD 及車載等對空間要求較高的應用。 FPC PIFA 天線需要用到三個饋點： 中間饋點為信號饋點； 一個饋點為地饋點； 調試時發現高頻帶寬不夠時，需要通過另一地饋點作為寄生以增加高頻帶寬。

為保證天線性能，機殼內側（即天線體）距離主 PCB 板的距離建議大于 5mm（具體距離還請參考天線廠評估結果） 。

對于弧度較為明顯的機殼位置， 注意 FPC 天線要增加應力孔與應力槽，以避免天線起翹或粘貼不牢。工作環境溫度較高時， FPC 天線的 3M 膠粘貼強度會變弱， 因此需要增加熱熔柱或通過其它組裝方法以限位。

饋點通常有焊接、頂針、彈片三種形式，可根據實際情況進行選擇。

帶塑料支架的彈片天線

該類型天線需要三個饋點： 中間饋點為信號點，兩邊饋點為地饋點。通常會用一個信號點與一個地饋點調試天線； 當高頻帶寬不夠寬時， 則需要用另一個地饋點為寄生以用來增加高頻帶寬（彈片天線在天線廠評估初期建議射頻、結構同時介入，天線支架需要根據天線廠需求制作） 。

該類型天線由于材質較硬； 走線形式比較單一； 天線的走線面積一般較大， 因此對天線的環境要求更高。

鐳雕（LDS）天線

天線性能穩定，一致性好，精度高。

結構多樣性，可以在殼體或支架上任意走線，不占用整機空間。

因天線工藝與支架材質等主要因素， 鐳雕天線要比普通天線價格貴數倍以上。

因金屬附著在塑膠支架上，塑膠支架若變形則可能會引起天線斷裂。

金屬天線

該類天線為當下主流 4G 天線，使用金屬邊框作為天線的一部分，配合整機較為美觀。

天線設計常采用 Tuner 加 Switch 切換。

研發成本高、難度大，需要天線廠、終端、殼料廠、電路等緊密配合。

芯片天線

該類天線對凈空要求較大， 成本較高。

該天線需要嚴格按照供應商 datasheet 的建議， 預留天線空間和擺放位置。

該天線可以采用 SMT 的形式進行貼裝，天線建議放置到板邊位置。

天線的環境與匹配形式對天線的性能影響會很大。

PCB Trace 天線

主板 Layout 初期就要進行天線評估， 預留足夠的天線空間。

受外界環境影響較大，不同的板材、 擺放位置、 Layout 對天線均有影響。

目前多用于頻段較少的設備，且除天線走線區域以外， 主板上接地層的長度不能低于最低頻段的 1/4波長。

Cable+FPC天線

其他天線通常固定在機殼內側，或者嵌在合適的槽內， 不需要占用主板上的位置。

天線周圍不能有金屬材質。天線使用面積較大，一般長度在 1/4~1/2 波長之間。

天線通常以 RF 連接器或焊接形式與主板 RF 輸出端相連。

部分天線需要借助整機和主板的 GND 進行調試。

外置 2G/3G/4G/5G 天線

振子天線

天線輻射體距離反射板最小距離大于 8cm，頻段較為單一，多為 2G 天線。

天線連接線的長度直接影響到天線的性能，建議外接距離較長時選擇低損線材。

吸盤天線

頻段較少，方便移動。需要根據不同的工作環境挑選不同的天線。

擺放在不同材質上時， 天線的性能是不一樣的。 一般直接擺放在金屬物上，性能會最優。

天線連接線的長度直接影響到天線的性能，建議外接距離較長時選擇低損線材。

彈簧天線

特點：不同的螺旋形式會改變天線上電流的電長度，從而耦合出不同的諧振頻點。成本低、尺寸較小、工作頻段少，一般做到單頻或者雙頻，少數天線會做到3頻

這類天線一般是焊接在PCB板上，其性能與整機的環境、彈簧的繞線方法、PCB大小有關，一般做單頻、雙頻較多，少數天線會做到三個頻段

套筒天線、膠棒天線

此天線類型較多，頻段覆蓋較廣， 更換方便。

天線內部有可能是 PCB/銅管、 FPC 等形式。

需要根據不同的工作環境挑選不同的天線。

增加專用底座后可以轉變為吸盤天線。

內置 GNSS 天線

GNSS 有源天線

有源天線自身帶有 LNA 來提高信號強度，實際使用中需要保證天線的輻射面朝向天空。

天線周圍的金屬器件都要低于天線輻射體。

正方形為右旋圓極化， 長方形為線極化。如果結構允許， 請盡量使用正方形結構，以便更好接收衛星信號。

天線連接線請盡量短， 最好選用低損耗線。

注意主板上需要預留給 LNA 的供電，并且板端阻抗線需要預留隔直電容， 供電與阻抗線之間需串聯56nH 以上電感。

GNSS 無源天線

無源天線需要主板上的 LNA 來提高信號強度， 在實際應用中天線的輻射面應朝向天空以保證較佳接收性能。

天線周圍的金屬器件都要低于天線輻射體。

正方形為右旋圓極化， 長方形為線極化。如果結構允許， 請盡量使用正方形結構，以便更好接收衛星信號。

外置 GNSS 天線

外置 GNSS 天線

保證在實際應用時，天線輻射體應面向天空。

天線盡量放置在遠離高金屬器件區域、 避免遮擋。

根據實際需要選擇天線連接線長度， 建議盡量短。

需要根據不同的模塊來匹配天線內置 LNA 的增益大小。

注意主板需要預留給 LNA 的供電，并且板端阻抗線需要預留隔直電容， 供電與阻抗線之間需串聯 56nH以上電感。

內置 Wi-Fi 疊層天線

內置 Wi-Fi 疊層天線

該類天線常用于無人機項目里。 此類定向性天線可以將信號向需要的方向上更大性能的輻射出去，所
用頻段為 2.4GHz 和 5GHz，天線要盡量離主板距離 20mm。

天線盡量放置在遠離高金屬器件區域、 避免遮擋。

上層綠色 PCB 材質的 Patch 天線為 5GHz 頻段，下方的白色陶瓷天線為 2.4GHz 頻段，兩只天線的極
化方式要設計成與發射天線的極化方式一樣。

根據實際需要選擇天線連接線長度， 建議盡量短且采用低損耗線。

天線隔離度設計要求

天線隔離度

??天線隔離度是指一個天線發射信號通過另一個天線接收的信號與該發射天線信號的比值。天線隔離度取決于天線輻射方向圖、天線的空間距離等。 天線隔離度是為了盡量減少各種干擾對接收機的影響所采取的抑制干擾措施。
??通常可通過如下方式增加天線隔離度：

• 增加天線之間的空間距離
• 近似頻段天線間正交擺放
• 尋找天線高增益方向， 避免各天線高增益方向交叉
• 改變天線的走線形式
  ??此外， 可以使用濾波器，濾除某天線端口需求以外的頻段， 減少天線隔離度不足造成的干擾。

3G/4G/5G 天線與 GNSS 天線隔離度設計需求

??3G/4G/5G 天線與 GNSS 天線隔離度設計需求如下：

• GNSS 有源天線與 3G/4G/5G 天線之間的隔離度至少需滿足 10dB。
• GNSS 無源天線與 3G/4G/5G 天線之間的隔離度至少需滿足 15dB。
  ??通常建議在 GNSS 天線和模塊之間增加一個濾波器來抑制其他天線的干擾。

其他天線隔離度設計需求

• 其他各天線之間隔離度至少需滿足 15dB。
• 頻率相近情況下兩天線之間才會產生較強的隔離度影響。 所以兩天線在一起使用時，并不一定是
  天線支持的頻段越多越好。
  例如：整機支持 GSM B1/B3/B5/B8 + LTE B1/B3/B7，則主天線需要支持所有頻段，分集天線只
  需支持 LTE 頻段即可； 這樣可以有效的避免低頻部分的隔離度影響。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的天线的布局、基本术语、种类、隔离度设计要求介绍的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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