MEJORES PRÁCTICAS Y CONSEJOS
PARA SINTONIZACIÓN DE ANTENA
La conectividad es clave en el mundo actual y los dispositivos del mercado requieren una intensidad de señal fuerte para permitir el máximo rendimiento. Integrar una antena no es trivial, ya sea un producto disponible en el mercado o una solución altamente personalizada, y no debería ser una ocurrencia tardía.
El equipo de diseño de antenas KYOCERA AVX recomienda encarecidamente considerar el diseño de la antena y/o el proceso de integración de la antena lo antes posible, idealmente durante el diseño del producto y la selección del módulo de radio. Una combinación perfecta entre la radio y la antena garantizará que se satisfagan todas las necesidades de conectividad inalámbrica.
Impacto de metal
1En la mayoría de los casos, la proximidad de elementos metálicos no es la mejor opción para una antena, a menos que se utilice como reflector. De hecho, la superficie metálica reflejará toda la potencia de RF de la antena y, como las antenas son recíprocas, también afecta la potencia/ondas que intentan llegar a la antena. Las superficies metálicas son enemigas de la propagación en el espacio libre y es por eso que una antena dentro de una caja metálica sin aberturas no irradiará energía fuera de esta caja. Aunque en muchos casos la antena necesita ayuda de su plano de masa para funcionar, se debe evitar la proximidad de cualquier elemento metálico alrededor de la antena. Dichos componentes son disipadores de calor, conectores, espejos, conectores B2B, latas de protección, otros PCB con conexión a tierra, bobinas y perlas de ferrita, condensadores grandes, batería y su conector de batería, LCD/pantalla y su mazo de cables, otros cables o alambres...
El LCD y las baterías son considerados elementos metálicos en el mundo de las antenas, así como sus mazos de cables conectados al PCB principal del dispositivo. La ubicación y el tamaño de la batería o del conector/cable LCD también pueden afectar la sintonización de la antena. De hecho, a medida que la antena convierte señales eléctricas en ondas electromagnéticas, induce corrientes de RF que circulan por la tierra del dispositivo, incluida la batería/pantalla y sus conectores o cables. Tener corrientes de RF funcionando en la batería o en la pantalla LCD puede crear interferencias constructivas (corrientes que van en una dirección, utilizadas como una extensión del plano de tierra) o destructivas (corrientes que operan en forma de zigzag). La pantalla LCD también es una fuente importante de ruido electromagnético y, además del impacto en el patrón de radiación, puede añadir ruido a la señal, degradando la sensibilidad del dispositivo.
Enrutamiento de cables y conexión a tierra
2Se recomienda encarecidamente tender los cables y alambres lejos de la ubicación de la antena y, si es posible, conectarlos a tierra en algunos lugares de la conexión a tierra principal del dispositivo. Esta conexión a tierra se puede operar procesando con láser la cubierta del cable y soldando pequeños clips en esa ubicación hasta la conexión a tierra principal.
Acoplamiento de antena
3La proximidad de otras antenas afecta el rendimiento de RF, especialmente si la otra antena opera en el mismo ancho de banda de frecuencia. Existen trucos para mejorar el aislamiento o acoplamiento entre dos antenas. La tecnología IMD permite ubicar dos antenas más cerca. Sin embargo, se pueden usar trucos adicionales como ranuras en la conexión a tierra, agregar antenas reflectoras en ubicaciones específicas, agregar filtros de muesca, hacer que cada antena irradie con diferente polarización o asegurarse de que la fase de cada señal de antena se desplace 90 grados.
Enrutamiento de cables: área de exclusión
4Las antenas externas son antenas conectadas a la radio con un cable, conector o arneses de algún tipo. Cualquier accesorio flexible de la antena debe colocarse correctamente para interferir de manera constructiva con las radiaciones de la antena. Las antenas a bordo pueden requerir o no un área de exclusión o área de autorización. Es mejor seguir el área de espacio libre recomendada en la hoja de datos de la antena para maximizar el rendimiento de la antena. el área de exclusión pertenece tanto a la sintonización de la antena como a la ubicación de la antena y las dimensiones de la PCB.
Interferencia con líneas impresas en la PCB
5Es preferible mantener una distancia grande (un cuarto de longitud de onda) entre la antena y las líneas digitales de alta velocidad. Esas líneas actuarían como antenas y acoplarían negativamente la potencia de RF radiada a una frecuencia determinada, relacionada con su cuarto de longitud de onda equivalente. Aunque es posible desacoplar esas líneas para reducir el acoplamiento generado al usar algunos inductores, cuyo valor varía entre 80-150 nH, es más seguro mantener esas líneas alejadas.
De manera similar, las líneas de CC que alimentan algunos motores y componentes acústicos como micrófonos, auriculares, parlantes y vibradores pueden afectar drásticamente el rendimiento de RF de la antena. Esas líneas se pueden desacoplar hasta cierto punto con inductores colocados en cada línea.
Impacto de los materiales
6Cualquier material que rodee la antena con una permitividad (llamada libremente constante dieléctrica, Dk, tangente de pérdida) diferente de 1 (la permitividad del aire es 1, el agua es 80) afectará la sintonización de la antena. Otros parámetros, como la distancia desde esos materiales a la antena y la cantidad, desempeñarán un papel en la definición de la permitividad efectiva equivalente que rodea la antena. Cualquier resina plástica, resina epoxi, material de encapsulado o estructura laminada tendrá pérdidas de RF no despreciables aplicadas a la radiación de la antena.
Diseño de línea de alimentación de antena
7Un parámetro que a menudo se da por sentado es el diseño de la transición entre la salida de la radio y la entrada de la alimentación de la antena. Esa transición debe presentar la impedancia esperada adecuada (a menudo 50 Oms) para optimizar el coeficiente de reflexión en el nivel de entrada de la antena. En el caso de que el diseño requiera una impedancia de características Z0, es posible solicitar al fabricante de laminación que agregue cupones TDR en su panel laminado para detectar las líneas que están desviadas en más de +/- 10% respecto al valor esperado.
Red IP
8Para garantizar que la impedancia de la antena coincida con la impedancia de salida de la radio, es una buena práctica agregar siempre una huella de circuito de coincidencia de forma PI (3 componentes, SHUNT-SERIAL-SHUNT) que se puede usar para definir la impedancia de la antena. circuito que maximizará la transferencia de energía a la antena. Si no se utiliza el circuito de adaptación de forma PI, entonces se puede soldar una resistencia de 0 ohmios en la huella del componente SERIAL y la huella del componente SHUNT se puede dejar ABIERTA.
Recomendaciones de red coincidentes
9Al Seleccionar los componentes para el circuito Matching, filtrado o desacoplamiento, es obligatorio que la SRF (Frecuencia de Auto Resonancia) de los componentes elegidos sea compatible con la frecuencia de la señal de radio. SRF depende del tamaño de los componentes, el embalaje y la tecnología de fabricación. Recomendamos utilizar el Accu-P® y Accu-L® Capacitores e inductores de películas delgadas de KYOCERA AVX para obtener el circuito de adaptación más preciso.
Cable de prueba
10Durante el diseño de la PCB, es una buena práctica considerar la posibilidad de soldar un Cable RF semirrígido para verificar la salida de la radio RF o Impedancia de la Antena (para la fase de depuración). Para hacer eso, es útil un circuito en forma de T de tres componentes, sin ensamblar, SERIAL-SHUNT-SERIAL ubicado antes del circuito de adaptación PI de la antena (de modo que el circuito de adaptación estará en la antena y el cable soldado). El cable de RF se puede soldar en la huella del componente SHUNT del T-SHAPE y se puede usar 0 ohmios para seleccionar la ruta de RF ya sea hacia la radio o hacia el circuito de adaptación de la antena.
Condiciones de ajuste de casos reales
11Al diseñar una antena para un producto portátil o para un producto que se utilizará en condiciones muy específicas, siempre sintonice la antena para estos casos de usuario reales (cuando el dispositivo esté usado o en una posición específica) en lugar de sintonizar la antena en condiciones de espacio libre. KYOCERA AVX posee todos los accesorios (cabeza, manos) para probar la antena en un material similar al cuerpo.
