מבוא

מיקוםאנטנה במכשירים אלחוטיים הוא פרמטר עיצוב שמעצב ישירות תאימות אלקטרומגנטית (EMC) ביצועים. מהנדסים שמזניחים את אנטנה במיקומים המוקדמים של פיתוח המוצר נתקלים לעתים קרובות ביושרה אות מוזנחת, הפרעה אלקטרומגנטית מוגברת (EMI), וכישלונות עמידה יקרים מאוחר במחזור העיצוב. האנטנה היא הממשק בין המכשיר לבין הסביבה החיצונית; המיקום שלו, אוריינטציה, ורכיבים סביבם קובעים כיצד הוא למעשה רדיוס ומקבל אנרגיה גבוהה, יכול לספוגה, אפילו משקף את התכונות הפיזיות גבוהה.

הבנה של תאימות אלקטרומגנטית (EMC)

תאימות אלקטרומגנטית (EMC) היא היכולת של מכשיר אלקטרוני לתפקד כפי המיועד בסביבה האלקטרומגנטית שלו מבלי לגרום להפרעה בלתי מקובלת בציוד אחר או להיות מופרע על ידי שדות אלקטרומגנטיים חיצוניים. EMC כוללת שני תחומים משלימים: פליטות וחסינות.האסיות מתייחס לאנרגיה אלקטרומגנטית כי מכשיר רדיוט או עובר דרך קווי הכוח והסימן שלה.

הגופים הרגולטוריים כגון ועדת התקשורת הפדרלית (FCC) בארצות הברית והמכון האירופי לתקני התקשורת (ETSI) באירופה כופים מגבלות מחמירות על פליטות ודורשים רמות חסינות מינימליות למכשירים אלחוטיים.הפחתת הגבולות הללו עלולה לגרום לזיכרון המוצר, להכחשה בשוק או לעונשים משפטיים.

תפקיד אנטנה מקום

מיקוםאנטנה שולט בהתפלגות השדה האלקטרומגנטית בתוך ומחוצה לה.אזור הסמוך-שדה בתוך כמה אורכי גל של האנטנה מכיל שדות תגובתיים אשר אינטראקציה חזקה עם מנצחים סמוכים, דיאלקטריקה, מעגלים פעילים.אם האנטנה ממוקמת קרוב מדי לחבילה סוללות, מברשות מתכת, או אוטובוס דיגיטלי מהיר, ההפיכה ליד שדה התעופה יכול לקלקל את האנטון, את התדירות שלו, או להפחית את התדירות גבוהה של קרינה רדיואקטיבית, או קרינה מקרינה.

גורמים המשפיעים על אנטנה

יש לשקול כמה גורמים הקשורים בין גורמים הקשורים כאשר מיקום אנטנה בתוך מוצר.החשיבות היחסית של כל גורם תלויה בתדירות הלהקה, גורם צורה, דרישות פונקציונליות של המכשיר.

  • (FLT:0)Proximity to Metal Parts: ההרחבה של מתכת 1 (מבנים מתכת) פועלת כמשקף, סופגנים, או במאים של אנרגיית RF.למצת אנטנה בתוך כמה מ"מ של כאסי מתכת יכול להוריד את עמידות הקרינה, להרחיב את רוחב הפס בצורה לא מבוקרת, או ליצור אפסים בדפוס הקרינה.
  • (FLT:0) ,Distance from other Components:cioFLT:1 , החלפה, מעבדים, אוטובוסים זיכרון ונהגי תצוגה מייצרים רעש פס רחב שזוגות לתוך האנטנה דרך שדות חשמליים ומגנטיים. הפרדה של לפחות אחד של גל אחד של אורך מומלץ עבור מקורות רעש בינוני, עם מרחק גדול יותר עבור מעגלים דיגיטליים מהירים הפועלים מעל 100.
  • (FLT:0) אורנטיה:0 (Orientation:FLT:1 אנטנה אוריינטציה ביחס למקרה השימוש המיועד של המוצר משפיע ישירות על קיטוב ותבניות. מכשירים המוחזקים בזווית שונה דורשים אנטנה עם מגוון מספיק של דפוס או קיטוב כדי לשמור על איכות קישור עקבית.
  • (FLT:0) עיצוב ביטחון: FLT:1ir פלדה המתחם יכול להיות יחסית RF- ⁇ אם החומר יש הרשאות נמוכה והפסד שיזוף.עם זאת, צבעים מתכתיים, ציפויים התנהגותיים, ותרכובות פחמן-פיבר יכול להעצים אותות ושיקום משמר.מהנדסים חייבים לאפיין את המתחם בתדירות התפעולית לפני השלמת מיקום.
  • (FLT:0Ground Air Clearance: FLT:1 אנטנות רבות, כגון תיקון PCB או עיצובים מחוץ ל-F, דורש מטוס קרקע ייעודי מתחתיהם.צורה וגודלו של מטוס קרקע זה קובעים את דפוס הקרינה ואת רוחב הפס הבלתי פוסק.

השפעה על אינטגרity ו-EMI

יושרה אותות ו-EMI הם שני צדדים של אותו מטבע.כאשר אנטנה ממוקמת בצורה אופטימלית, המכשיר קורנל אותות נקיים עם תוכן הרמוני נמוך ורעש פס רחב מינימלי.בדרך כלל, מיקום גרוע יכול לגרום לאנטנה להרים רעש דיגיטלי מנקודות דומות, אשר לאחר מכן מאמת את הנובלת מנטרן, מופיע כמו פליטות ממושכות בפלט זה הוא בעייתי במיוחד במול רדיו-Fi שבו זוג יקר יכול לגרום נזק מרע, או מרעישושטציה, בנוסף, או מנקה, או מאפקטים, על ידי כוח, אשר עלולים, אשר עלולים, אשר עלולים, אשר עלולים, על ידי גירוי מוקדם יותר, על ידי גירוי, על ידי גירוי, על ידי גירוי, על ידי גירוי, על ידי גירוי, על ידי גירוי, על ידי גירוי, על ידי כוח רע יותר, על ידי כוח רע, על ידי כוח רע יותר, על ידי גירוי מוקדם יותר, על ידי גירוי, על ידי גירוי, על ידי גירוי מוקדם יותר, על ידי גירוי, על ידי גירוי מוקדם יותר, על ידי גירוי, על ידי הגנה מפני לחץ על ידי גירוי, על ידי גירוי, על ידי גירוי, על ידי הגנה מפני לחץ על ידי גירוי, על ידי גירוי, על ידי גירוי, על ידי גירוי, על

מיקום Antenna ב סוגים שונים של מכשירים

המגבלות והשיטות הטובות ביותר עבור מיקום אנטנה משתנות באופן משמעותי בין קטגוריות המוצר, בעוד שהפיזיקה הבסיסית נשארת זהה, תנאי הגבול המכאניים ודפוסי אינטראקציה של משתמשים יוצרים אתגרים אופטימיזציה ייחודיים.

מכשירים קטנים

עבור חיישנים אלחוטיים קומפקטיים, עוקבים ומודולים מופעלים סוללות, החלל הזמין לשילוב אנטנה הוא מאוד מוגבל. האנטנה חולקת לעתים קרובות PCB עם אספקת החשמל, מיקרובקר וחיישנים, משאירה מקום קטן להפרדה.בעיצובים אלה, מהנדסים צריכים להציב את האנטנה על קטע מורחב של PCB עם סימולציה דיגיטלית מינימלית מתחת ל. אנטנות צ'יפ נפוצים בחלל זה בגלל טביעת הרגל קטנה שלהם, אבל הם דורשים צורך חמור על גבי שטח סגור של תרכובת סגורה ישירות על ידי ירידה של תאים עמוקים של תאים סגור.

טלפונים חכמים ו Tablets

מכשירים מוחזקים מציגים אתגר תובעני במיוחד מכיוון שהאנטנה חייבת לפעול ביעילות בזמן שידי המשתמש נוגע או מכסה חלקים של המתחם.מיקום של תאי, Wi-Fi, Bluetooth ואנטנות GPS יש לבחור למזער שולי ידיים או מכסה חלקים של החסימה, אשר יכול לגרום 10 עד 20 dB של מודולים אותות.מודרניים להשתמש אנטנה מרובים בתצורה של MIMO, הדורשת בידוד זהיר בין כדי למנוע הפיכה הדדית, בדרך כלל, כלומר, הם ממוקמים על ידי שימוש בתבנית מתכת, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כמו גם מערכת מגנטית, שימוש במכונה, שימוש במכונה מגנטית, שימוש במכונה, שימוש בתבניות מתכתית, כלומר, כלומר, כלומר, שימוש במכונה, שימוש במכונה מגנטית מתכתית, שימוש במכונה, שימוש בתבניות מתכת.

ציוד אלחוטי

בסביבה תעשייתית, נקודות גישה אלחוטיות, שערי ורדיו מכונות לפעול במכלים המכילים לעתים קרובות אספקת חשמל, ממסרים ומנועים. רכיבים אלה מייצרים EMI משמעותי, במיוחד במעבר תדרים של כמה קילווהרץ לעשרות מגה-הרץ.אנטנות במכשירים כאלה יש לרכוב גם על הצד העליון של המתחם, רצוי עם מגינה המחלקת את האנטנה מהתא האלקטרוניקה רועשת, אך ניתן להוסיף גם למהנדסים החדשים של ה-C.

Best Practices for Antenna Placement

קבלת שיטות טובות במהלך שלב העיצוב יכול למנוע בעיות EMC ולהקטין את מספר ההסרות הדרושות כדי להשיג תאימות.ההמלצות הבאות חלות על פני רוב קטגוריות המכשיר האלחוטיות.

  • אנאנטנות מיקום לאורך קצה ה- PCB, הרחק ממרכז שבו מסילות כוח ואוטובוסים דיגיטליים מתכנסים. Edge מיקום מאפשר האנטנה לקרינה החוצה עם פחות מכשולים.
  • שמור על הפרדה מינימלית של 5 מ"מ בין האנטנה לבין כל רכיב מתכת, אם כי יותר טוב בתדרים מעל 1 GHz. עבור להקות בעלות GHz נמוך כגון 2.4 GHz, המרחק הוא קריטי יותר כי אזור תגובת שדה קרוב משתרע עוד במונחים מוחלטים.
  • השתמש באזור חיתוך הקרקע או שמירה מחוץ לאנטנה במחסניות כדי למנוע לולאות נוכחיות שדוזות שבזבזו אנרגיה RF ויצרו רעש משותף.
  • עיצוב עם משחק של 50-ohm ברחבי רשת להאכיל, כולל האנטנה, עקבות, ומחברת. השתמש מנתח רשת וקטור כדי לאמת את אובדן החזרה ואת רוחב הפס מוקדם במחזור הפיתוח.
  • סימס את הסביבה האלקטרומגנטית המלאה 3D כולל המתחם, הסוללה והרכיבים העיקריים. Tooling כגון CST Studio Suite, HFSS, או FEKO יכול לחשוף מנגנונים מהפיכה שגישות פשוטות של הכלל-של קידוד עלולות להחמיץ.
  • Test אבטיפוס בחדר nechoic למדידת כוח, דפוס, ופליטות מעוררות.שוות את התוצאות עם הסימולציה ואת ההרצה על התאמות מיקום לפני ביצוע כלי.

בחירת חומרים לערבויות

התכונות הדיאלקטריות של הדיור יכולות לשנות באופן משמעותי את התנהגות האנטנה.חומרים עם הרשאות נמוכה (רישיות יחסית פחות מ-4, כגון ABS, פוליקרבונט או פוליפרופילן) מועדפים כי הם לטעון מינימלית את האנטנה ולשמור את שולי החלל החופשי.converse-space , חומרים בעלי נטייה גבוהה כמו FR-4 (עם היתרה סביב 4.4 בתדרים נמוכים) משמשים כאמצעי להפחתה סטנדרטית של תאים אלה יכולים לגרום להפחתה איטית של תאים חשמליים.

ריצוף ודה-קטיפה

ריצוף נכון הוא חיוני עבור מיקום אנטנה כדי למנוע את האנטנה משימוש במוליכים לא מקודמים כמו קורנטורים.כל חלקי מתכת סמוכים צריכים להיות מחוברים לאותו מטוס ההתייחסות הקרקע עם נתיבים נמוכים-מפרקים. מבני מתכת יכולים להפוך אלמנטים parasitic גליים גליים, קורנים בתדרים שבהם האנטנה יש מעט שליטה באופן דומה, מרתיעה קפיצות על תחנות כוח ליד אנטנה צריך להיות בעל יכולת שימוש עצמי יעיל על ידי הפעלת תדרים נוכחיים.

סטנדרטים ותקנות

מיקום Antenna יש השפעה ישירה על עמידה בסטנדרטים EMC בינלאומיים.חלק FCC 15 כללים בארצות הברית ואת ETSI EN 300 328 סטנדרטי באירופה להגדיר גבולות על פליטות קורנות בטווחי התדר בשימוש על ידי פרוטוקולים אלחוטיים פופולריים.בנוסף, שיעור הקליטה הספציפי (SAR) נאכף על ידי FCC והנציבות הבינלאומית על הגנה מפני קרינה לא מרתיעה (NIIC) מעצימה את דרישות המיקום האנושי קרוב לתקני הנקה.

בדיקות מעבדות להעריך מכשירים בתצורה סטנדרטית.עבור ציוד נייד, האנטנה נבדקת בכיוונים מרובים ועם אחיזה יד phantom. אנטנה מונחה גרועה כי זוגות חזקים עד phantom היד עלול לייצר ערכים SAR כי מעל 1.6 W / ק"ג בארצות הברית או 2.0 / kg הגבלת אנרגיה באירופה.

מעבר לפליטה קורנת ו- SAR, מיקום אנטנה יכול גם להשפיע על פליטות שבוצעו.אם קו האנטנה נצמד ליד עקבות דיגיטליות רועשות, רעש יכול זוג על קו השידור להופיע כהפרעות שבוצעו על נמל הכוח במהלך בדיקות.ההפיכה זו ניתן להפחית על ידי הצבת האנטנה הרחק מאזור קלט החשמל ושימוש ב-RF נחנק על קו ההזנת.

שיקולים מתקדמים

ככל שהטכנולוגיה האלחוטית מתפתחת, מיקום האנטנה הופך מורכב יותר עם הצגת אנטנות מרובות, פעילות פס רחב, וכוונון הסתגלות.מעצבים חייבים לקחת בחשבון את הגורמים האלה כדי לשמור על ביצועי EMC בכל תנאי התפעול.

MIMO ו-Tans מרובות

מערכות מרובות-input מרובות- ⁇ (MIMO) דורשות שתי אנטנות או יותר שפועלות בו-זמנית באותה תדירות.הההה הפיכה הדדית בין אנטנות אלה יכול לדרג את EMC במספר דרכים. הפיכה גבוהה מפחיתה בידוד, ומאפשרת לרעש משורה אחת של אנטנה אחת של רשתות אובדן הקוטביות או ירידה משמעותית יותר, אך היא גם מעוות את דפוסי הקרינה, כאשר הן מבצעות מיקום גרוע עבור מיקום MIMO עבור פחות מ 10 רכיבים של אובדן רוחבי-B אחד, או יותר מאשר שילוב אחד, בדרך כלל, או יותר מאשר מורכבות, או יותר, בדרך כלל, או יותר מאשר שילוב של 10.

תדירות ב Band Considerations

מכשירים המכסים להקות תדר מרובות, כגון 2.4 GHz ו 5 GHz Wi-Fi, דורשים אנאנטנות עם רוחב פס מספיק לפעול על פני טווח מלא.המיקום שעובד היטב בלהקות אחת עשוי להיות תת-אופטימי אחר כי ההפיכה ליד שדה ומטוס התחדשות מטוס קרקע משתנה עם תדירות.מהנדסים צריך לדמות ולבדוק את כל הלהקות, לשים לב רוחב הפס האנטנה וריאציות בקרינה תחתית, אבל ניתן להשתמש במקרים הגרועים ביותר במקרים בודדים.

כוונון כוונון

כמה מכשירים מודרניים משלבים רשתות כוונון אדפטיות לפצות על כוונון שנגרם על ידי קרבה למשתמש או שינויים סביבתיים.רשתות אלה משתמשות ב-Facitors משתנים או מתגים כדי להתאים את הדחף האנטנה מתאים בזמן אמת. בעוד שכוונון הסתגלות יכול לשחזר אובדן אות, זה לא מתייחס לבעיות EMC הנובעות מהפיכה אנטנה לרכיבים רועשים.

מסקנה

מיקום Antenna הוא מרכיב בסיסי של תאימות אלקטרומגנטית במכשירים אלחוטיים.האינטראקציות בין האנטנה לבין המבנים הסובבים שלה לקבוע לא רק איכות אות וטווח, אלא גם את היכולת של המכשיר לעמוד בפליטה ומגבלות חסינות.מהנדסים המשלבים שיקולים אנטנה מהופעתם של קבוצות פיתוח המוצר נמנעים מהעלויות, עיכוב ותסכול של עיצובי בשלב מאוחר.