ZigBee天线设计.doc

对于短距离无线通信设备(SRD, short range devices)来说,天线的设计关系到通信距离的问题。辐射模型、增益、阻抗匹配、带宽、尺寸和成本等因素,会影响我们对于天线的选择和设计。目前,,也就是ISM频段。工作于这个频段的无线技术很多,常见的还有Bluetooth(蓝牙),Wi-Fi(无线局域网)等。那么,如何设计我们所需要的天线呢。这里我们就讨论一下这个问题。
一般来说,在这个频段,我们可以选择的天线有PCB天线、Chip天线和Whip天线。具体的形状如下图1所示:

图1:PCB天线、Chip天线和Whip天线示意图
这三种天线的优劣如下:
天线类型优点缺点
PCB天线低成本;可以达到较好的性能;在频率高的情况下尺寸小尺寸小、效率高的天线设计困难;在频率低情况下尺寸较大
Chip天线体积小性能中等、成本中等
Whip天线性能好成本高、很多情况下不适用
天线又可以分为单端天线和差分天线这两种:单端天线又可以称为非平衡天线,差分天线也可以称为平衡天线。单端天线主要依靠一个ground为参考的信号,它的特征阻抗一般为50欧姆。但是,有好多RF IC具有差分的RF口,因此,如果使用单端天线的话,就需要有一个电路来改变这种特性,这个电路就称为balun(通常说的平衡/非平衡变压器)。单端天线和双端天线的实例如下图2所示:

图2:单端天线和双端天线图
PCB天线设计难度较大,通常还需要仿真工具的支持。为了得到一个最优的设计,做仿真就会很花时间和精力。因此,一般我们都是原封不动的按照芯片厂商给出的参考设计来做。Chip天线可以用在天线空间比较小的场景中,即使频率低于1GHz。和PCB天线相比,Chip天线就增加了BOM(Bill of Material),并且还要增加贴片的成本。Whip天线性