チップアンテナ対。 PCBアンテナ：比較ガイド
チップアンテナとPCBアンテナの比較を理解することは、組み込み設計用のアンテナを選択する上で重要です。電子機器には、無線周波数（RF）を介して接続するためのアンテナが必要です。電子機器受託製造の世界におけるRFデバイスの典型的な例は、トランシーバーBluetooth対応のガジェットと衛星通信です。アンテナはRFガジェットの主要な要素であり、そのパフォーマンスに大きな影響を与える可能性があります。最新のRFアプリケーションの主な要件は、超高性能、サイズ縮小、および低コストです。
チップアンテナとPCBアンテナの比較に関しては、デバイス全体のコストを最小限に抑えるときにPCBトレースアンテナを検討すると役立ちます。一方、セラミックチップアンテナは、小型化と性能に関して効率的な一般的な性能を提供します。この記事では、チップアンテナとPCBアンテナの議論について深く掘り下げます。それぞれの長所と短所、および設計で使用する適切なアンテナを選択する際に考慮する必要のある設計要件について説明します。
1。セラミックチップアンテナとは何ですか？
チップアンテナとPCBアンテナを比較するときは、セラミックチップアンテナの空間的ニーズが少ないことを認める必要があります。さらに、それらを回路基板に簡単に組み込んで、高周波電磁周波数を生成することができます。それにもかかわらず、RF範囲が限られているため、Wi-Fiルーターやスマートフォンなどの小さなガジェットに最適です。一般的に、チップアンテナは、他のアンテナと同じように無線周波数を生成および受信します。 PCBアンテナに比べてサイズが小さいだけです。ただし、電子製品の内部に効果的に取り付けることができるのは、サイズが小さいためです。その上、製品の品質を犠牲にしたくない場合、それらはより安価な代替品です。
2。 PCBトレースアンテナとは何ですか？
PCBトレースアンテナは、回路基板に直接描画されたトレースで構成されています。アンテナの種類とスペースの要件によってトレースの種類が決まることを理解することが重要です。使用できるPCBトレースには、逆F字型トレース、直線、曲線、曲がりくねった、および円形のトレースが含まれます。
一般的に、PCBトレースアンテナは無線通信方式として機能します。さらに、PCBの製造中に、トレースをボード表面にラミネートする必要があります。ただし、特に多層PCBでは、PCBトレースが多くの層をカバーする場合があります。
3。セラミックチップアンテナ対。 PCBアンテナ：長所と短所
3.1セラミックチップアンテナ
長所
チップアンテナとPCBアンテナの議論では、セラミックチップアンテナの使用が多くの利点をもたらすことは否定できません。具体的には、コストのかかるプロトタイプの作成およびシミュレーションソフトウェアの要件がなくなります。アンテナのネットワーク調整能力と物理的特性の欠如により、上記の利点が保証されます。セラミックチップアンテナには、次のような多くの利点があります。
- これらは別々のパーツとして提供されます。
- さまざまなデザインの小さなサイズと多数の構成を簡単に取得できます。
- 他の部品に近接していても、PCBトレースアンテナのように悪影響を与えることはありません。
- 環境および人的要因によるチップアンテナへの影響は、トレースアンテナと比較してごくわずかです。
- 柔軟なチューニングとテストの代替手段を提供します。
- 設計変更を簡単に導入できます。
短所
この世界の他のものと同様に、セラミックアンテナにも暗い面があります。セラミックPCBの短所は次のとおりです。
- 初期アンテナとロジスティクスのコストは、PCBトレースアンテナよりも高くなる可能性があります。
- 最適な実装には、RFに関する知識が必要です。
- トレースアンテナよりも性能が低くなります。
3.2PCBトレースアンテナ
長所
チップアンテナとPCBアンテナの議論の支持者は、トレースアンテナの適用、作成、調整は難しいと主張しています。これは、一貫性のある小規模な操作で特に当てはまります。さらに、ワイヤーアンテナと同様に、最終的な帯域幅周波数によってトレースアンテナのサイズが決まります。以下は、PCBトレースアンテナの主な利点です。
- トレースをボード製造プロセスに統合するため、製造コストが低くなります。
- トレースアンテナは、最大限に調整すると広い帯域幅に対応できます。
- PCBトレース構造は単純で、アンテナを表面に配置するため、構造プロファイルは比較的薄くなります。
- より優れた強度容量とネットワークの信頼性を提供します。
- 製造時にPCBに簡単に挿入できます。
短所
トレースアンテナの短所は次のとおりです。
- 主に最小限の周波数で作成するのは困難です。
- トレースアンテナはPCBレイアウトが変更される可能性が非常に高く、変更または複製のたびに調整が必要になります。
- 十分なスペースが必要ですが、最小限の周波数ではさらに多くのスペースが必要になります。
- より大きなボードスペースが必要になると、設計コストが高くなります。
- 人間や環境の要因の影響を受けやすいです。
4。 チップアンテナ対。 PCBアンテナ：埋め込みアンテナ設計のヒント
アンテナはワイヤレスシステムの重要なコンポーネントです。ただし、ほとんどの設計者は、それらを後付けと見なすことがよくあります。製造プロセスの最初にアンテナ設計を計画すると、製品のパフォーマンスを活用できます。その上、それはまた後の段階での遅れと複製を排除します。以下は、埋め込みアンテナ設計の準備を支援するためのいくつかの重要なヒントです。
4.1資料
アンテナ構造をボード、プラスチック、または型押しされた金属に刻むかどうかにかかわらず、これらの材料が安定した弁証法的特性を持っていることを確認してください。低コストの誘電体FR4ボードの材料は、サプライヤごとに大きく異なります。そのため、ボードの材質を最初から指定する必要があります。
4.2物理学の提案
電子デバイスのパフォーマンスを確実に高めるには、効果的なアンテナシステムが必要です。さらに、十分なアンテナシステムスペースを確保する必要があります。したがって、ガジェットの生産サイクルの初期段階に参加してください。これにより、設計の選択について話し合い、合意することができます。また、潜在的な侵害を取り除く機会もあります。
4.3製品の場所
製品の両端にアンテナを配置すると、直接の環境条件に敏感になります。したがって、製品の使用方法と場所を検討する必要があります。たとえば、ハンドヘルドガジェットの場合、アンテナを自然に保持するときに、アンテナがエンドユーザーの手で覆われないようにする必要があります。壁に取り付けられたデバイスの場合、消費者がそれらを金属部品に固定するかどうかを自問してください。これは、金属表面が製品の性能に大きく影響するためです。
4.4ケーシングとコーティング
アンテナを金属製のケーシングで覆ったり、金属コーティングを使用してアンテナの性能を高めたりしないでください。さらに、会社の機械およびIDの同僚に連絡して、アンテナの周囲に潜在的な動揺物質がないことを確認してください。
4.5内部構造
アンテナに対する内部の金属アセンブリの位置も、製品の性能に影響を与えます。たとえば、ウェアラブルガジェットでは、バッテリーは一般的なアセンブリの主要コンポーネントです。したがって、アンテナ設計でその位置と機能を定義する必要があります。
4.6アンテナの重量
組み込みアンテナについて話すときは、物理的なコンポーネントを指します。たとえば、PCBの刻まれた部分や金属化されたケースのプラスチック部分。しかし、ほとんどの場合、これは単一のアンテナシステム部分を形成します。メインシステムのアースは残りの半分で構成されています。これは通常、プライマリボードのアースであるため、アンテナが適切に振動できるように十分な重量を確保する必要があります。
4.7回路感度EMI/RFI
ワイヤレスシステムは、送信機と受信機で構成されています。送信機は隣接する回路に干渉する可能性があります。これにより、受信機はローカル回路からの干渉に対して脆弱になります。したがって、高いワイヤレス製品パフォーマンスを実現するには、敏感な回路に対してアンテナを配置する必要があります。
5。チップアンテナ対。 PCBアンテナ：テスト中のアンテナ周波数離調の課題
ボードのレイアウトはアンテナのパフォーマンスに大きな影響を与えるため、最大のシステムパフォーマンスを実現するには、ボードのレイアウトを調整する必要があります。適切な電気抵抗のマッチングにより、適切な帯域で全面的な周波数伝送が行われることを理解することが重要です。
トレースアンテナの場合、アンテナの設計は一般的なボードの設計に傾いているため、チューニングを実行して最大のパフォーマンスを確立することは困難です。さらに、誘電体基板の誘電率が最小であるため、アンテナは設計変更や許容誤差の変化に対して脆弱になりすぎます。このような場合、最大のアンテナ性能を達成するには、PCBを再回転させる必要があります。
セラミックアンテナを使用すると、内蔵の離調に対応するためにマッチングの側面を変えることができます。ほとんどのエンジニアは、作業帯域幅の調整に関して最高の柔軟性を提供するΠタイプの方法を好みます。
好みのマッチングネットワークを設計するときは、Vector Network Analyzer（VNA）を使用してPCBテスト回路を確認できます。さらに、VNAはアンテナ入力抵抗を確立するのに役立ちます。 PCB上のセラミックアンテナの効率を得るために、SパラメータであるVSWR帯域を見つけることができます。
WellPCBは、セラミックアンテナ最適化サービスを提供します。当社のRF担当者は、最先端のテクノロジーを使用してマッチングネットワークを好みの抵抗に調整し、最大のパフォーマンスを実現します。マッチングにより、製品の動作環境で選択した帯域幅のアンテナ効率が向上することに注意してください。当社の担当者は、PCBスペースが適切に使用されているかどうかの設計レイアウトも評価します。
チップアンテナとの最終的な考え方。 PCBアンテナの比較
チップアンテナとPCBアンテナの比較に関して、チップアンテナはPCBアンテナよりも人的および環境的要因からの離調が少ないです。 2つのアンテナは、マルチ無線デバイスでアンテナ間の遠隔性を向上させ、最適なアンテナタイプを選択してそれに応じて実装すると、PCBアンテナよりも優れています。
OTA測定を使用して、最終的な完全に実用的な製品でアンテナ性能をテストする必要があります。 PCBアンテナを使用すると、評価の失敗はコストがかかり、解決するのが難しく、ボードを何度も繰り返す必要があります。チップアンテナは別の部品であることを忘れないでください。したがって、簡単かつ迅速に改善できます。アンテナ部分のみを変更することで、チューニングをひねり、システムパフォーマンスをテストできます。チップアンテナとPCBアンテナの比較ガイドが、組み込み設計に適したアンテナの選択に役立つことを願っています。
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