PCB-антенны — инженерный подход к компактным беспроводным решениям

По своей сути, эти антенны являются участком печатной платы, внутри которого находится металлический проводник определенной формы. PCB антенна может реализоваться как внутри печатной платы всего устройства (изображение слева), так и в качестве отдельного SMD компонента (справа).

В основе принципа работы любой антенны лежит резонанс: антенна настроена на длину волны (или её часть) определённой частоты. Когда в неё подаётся высокочастотный ток, он преобразуется в электромагнитное излучение — и наоборот. Геометрия антенны (длина, форма, заземление) напрямую влияет на её характеристики: рабочую частоту, коэффициент усиления и диаграмму направленности. Пример: для диапазона 2,4 ГГц (Wi-Fi, Bluetooth) длина волны ≈ 125 мм, а эффективная длина антенны часто выбирается как λ/4, то есть около 31 мм. Именно эти размеры учитываются при проектировании дорожек.

————————————————————————————————————————————————————————————————————————————

Самый стандартный тип проектирования печатных антенн. Представляет собой прямую или слегка изогнутую дорожку, подключённую одним концом к передатчику, а другим — в «свободное пространство». Длина обычно составляет λ/4 для основной резонансной частоты. Проста в изготовлении, но требует свободной зоны вокруг.

3. "Змейка" (meander)

Когда длина волны велика, а место ограничено, дорожку «складывают» змейкой. Однако при таком проектировании важно учитывать то, что расстояние между соседними участками должно быть не меньше 0.1-0.2λ, чтобы сигнал при прохождении не вызывал паразитные эффекты.

В этом типе антенн используется проводящая петля, и обычно они применяются в низкочастотных устройствах. Петлевые антенны могут быть эффективными, но часто имеют меньший коэффициент усиления, чем монопольные и дипольные антенны, что делает их полезными для связи на близком расстоянии.

————————————————————————————————————————————————————————————————————————————

Особенности и преимущества PCB-антенн

• Компактность — занимает минимум места на плате, возможна интеграция в устройства толщиной всего несколько миллиметров.
• Простота монтажа — SMD/SMT пайка в один технологический цикл с остальными компонентами.
• Стабильность параметров — заводская настройка обеспечивает предсказуемые характеристики без необходимости ручной подгонки.
• Отсутствие внешних кабелей и разъёмов — снижает потери сигнала и повышает надёжность.
• Широкий диапазон применения — от GSM/3G/LTE до NB-IoT, Cat-M, LoRa и BLE.

————————————————————————————————————————————————————————————————————————————

Важные нюансы при проектировании 

• Заземление (GND)
PCB-антенна требует правильно спроектированной зоны земли, которая часто служит частью излучающего контура. Недостаточная площадь или разрывы земли могут ухудшить согласование и увеличить КСВ.

• Зона свободного пространства  
Вокруг антенны необходимо предусмотреть keep-out area без металлизированных деталей, экранов и высоких компонентов, чтобы избежать экранирования.

• Длина и импеданс линии
Питающий фидер (обычно микрополосковая линия) должен быть согласован по импедансу (50 Ом) и иметь минимальную длину для снижения потерь.

• Тестирование в финальном корпусе
Даже небольшое изменение геометрии корпуса и платы может сместить частоту резонанса — рекомендуется измерить КСВ и диаграмму направленности уже в готовом изделии.

В нашем ассортименте представлено множество PCB антенн для различных применений, ниже перечень наиболее популярных складских позиций:

ACE-3505-P1-PF-S - когда важен каждый миллиметр

При размерах всего 35×5×3 мм эта антенна выдаёт 3.6 dBi усиления. Поддерживает все основные LTE частоты, имеет популярное расположение пинов, легко подстроить под геометрию корпуса. Отлично подходит для компактных IoT-устройств, где важен каждый квадратный миллиметр платы.

MDA-LTE4-008-B - универсал широкого профиля

Эта LTE/3G/GSM антенна от INPAQ размером 40×6×5 мм — настоящая "рабочая лошадка". Поддерживает диапазоны 791-960 МГц и 1710-2690 МГц с усилением до 3.87 dBi. Пластиковая основа делает её легче керамических аналогов, что критично для носимых устройств и при вибрационных испытаниях.

DAI790-2700_W07A - точная копия именитого бренда

Это полный аналог популярной Molex 204774-0001, но по более доступной цене. Размеры 33×6×3 мм, широкополосность 790-2700 МГц. Помимо нее, в линейке Glead есть множество других p2p аналогов от известных брендов: Abracon, Johanson, Bosch, и тд.

WAG-P-LTE8-00-003 - стабильность и надёжность

Размеры 50×3.2×8 мм могут показаться внушительными, но это промышленное решение с эффективностью до 81%. Диапазоны 704-960 МГц и 1710-2690 МГц покрывают все основные стандарты сотовой связи.

SW20008IB66 - IoT и всё-всё-всё

Мультидиапазонная антенна от Sunnyway (35×8.5×3 мм) поддерживает не только традиционные 4G/3G/2G, но и современные NB-IoT и CAT M1 диапазоны: 698-960 МГц и 1710-2690 МГц. Оптимизирована именно для IoT-применений с их специфическими требованиями к энергопотреблению.

SW20499IB66 - чемпион компактности

При размерах 23×3.5×1.6 мм это одна из самых компактных LTE антенн на рынке. Несмотря на миниатюрность, обеспечивает стабильную работу в LTE-сетях. Специальная геометрия излучателя позволила "упаковать" эффективную длину в минимальный объём.

DAI2400-2500_W04A - чемпион компактности

Сверхкомпактная Wi-Fi/Bluetooth чип-антенна размером всего 3×3×4 мм. Работает в диапазоне 2.4 ГГц (2400-2500 МГц), покрывая стандартные каналы Wi-Fi 802.11 b/g/n и Bluetooth/BLE.

AN1516-SNA1251234 - маленькая антенна для глобальной навигации

Универсальная GNSS антенна размером 12.5×12.43×3.33 мм с поддержкой диапазона 1560-1602 МГц. Является полным аналогом PRO-OB-430 от Abracon. Работает с пиковым усилением 0.7 dBi, что достаточно для самых энергоэффективных проектов.

Практические рекомендации по внедрению:

Монтаж и термические режимы
• Все наши антенны поддерживают SMT-монтаж с рабочим диапазоном температур -40°C...+85°C. Это гарантирует стабильность параметров в самых жёстких условиях эксплуатации.
• После монтажа обязательно проверьте VSWR в рабочем диапазоне. Значения выше 2:1 говорят о проблемах с согласованием. Используйте векторный анализатор для точных измерений S₁₁-параметра.
• Если VSWR "плывёт" при изменении температуры, скорее всего проблема в согласующих элементах, а не в самой антенне.

По вопросам приобретения и технических консультаций просьба обращаться к нашим специалистам по телефону +7 (812) 325-36-85 или по электронной почте connectors@mt-system.ru