Placa de circuito impreso de antena

Una placa de circuito impreso (PCB) de antena es una placa diseñada específicamente para la radiación, recepción y transmisión de señales de radiofrecuencia (RF), o para la integración de módulos de antena. A diferencia de las PCB de señal estándar, las PCB de antena requieren un control estricto de la constante dieléctrica (Dk), la geometría del patrón de lámina de cobre y el acabado superficial para mantener un patrón de radiación y una frecuencia de resonancia constantes. Incluso una desviación de ±0,1 en el valor de Dk puede provocar una deriva de frecuencia apreciable en los diseños de antenas de parche. Entre los tipos más comunes de placas de circuito impreso para antenas se incluyen las antenas de parche, las antenas de ranura, las antenas dipolo, las matrices MIMO y los módulos de matriz en fase, ampliamente utilizados en WiFi, 5G, GPS, radares y comunicaciones por satélite.

Las placas de circuito impreso (PCB) de antena funcionan desde frecuencias bajas (por debajo de 1 GHz) hasta frecuencias de ondas milimétricas (por encima de 30 GHz). Entre sus aplicaciones más comunes se incluyen la tecnología RFID (125 kHz - 2,45 GHz), las bandas ISM (433 MHz, 868 MHz, 915 MHz), WiFi (2,4 GHz, 5 GHz), redes móviles (700 MHz - 6 GHz), GPS (1,575 GHz) y ondas milimétricas 5G (24-39 GHz).

La ganancia de una antena de PCB varía en función del tipo y el diseño. Las antenas de parche suelen alcanzar una ganancia de entre 3 y 9 dBi; las antenas monopolares, de entre 2 y 3 dBi; los diseños IFA, de entre 2 y 5 dBi; mientras que las configuraciones en matriz pueden alcanzar ganancias más elevadas, de hasta 15 dBi o más. La ganancia real depende de las características del sustrato, del tamaño de la antena y de la configuración del plano de masa.

Los materiales con constantes dieléctricas y tangentes de pérdida más bajas reducen la pérdida de señal, lo que permite obtener un mejor rendimiento de RF. Entre los materiales más habituales para mejorar el rendimiento de RF se encuentran el Rogers, el Teflón y el FR4.

La impedancia de la pista de la antena es de 50 ohmios, y el resto de componentes de RF del diseño (como los módulos de radio) también deben configurarse a 50 ohmios. Las líneas de transmisión que transportan la energía de RF hacia y desde la antena son un factor crítico que determina el rendimiento inalámbrico.

Todos los proyectos de placas de circuito impreso (PCB) para antenas incluyen una revisión técnica antes de la producción. Analizamos si los materiales son adecuados para la frecuencia de funcionamiento, la estructura de apilamiento, el espesor de la capa dieléctrica entre la capa de la antena y la capa de masa, el espesor de la capa de cobre, el diseño de la impedancia, el cálculo del ancho de las pistas y la viabilidad de la producción. En el caso de las placas de circuito impreso para antenas multicapa que utilizan una estructura de apilamiento híbrida, también revisamos la compatibilidad de los materiales y el orden de laminación. Al solicitar una revisión, por favor, facilite los archivos Gerber, un diagrama de apilamiento, la frecuencia de funcionamiento y los requisitos de impedancia.

El ancho y el espaciado mínimos de las pistas para los productos avanzados son de 2,5 mil/3 mil, y para los productos estándar, de 3 mil/4 mil. La tolerancia del ancho de las pistas es de ±0,01 mm. En el diseño de placas de circuito impreso para antenas, el ancho de alimentación se calcula en función de la constante dieléctrica (Dk) del sustrato, el espesor dieléctrico y la impedancia objetivo. Podemos verificar sus cálculos del ancho de las pistas durante la fase de revisión técnica previa a la producción para garantizar que la placa fabricada final se ajuste a su diseño de impedancia.

La frecuencia de resonancia de la antena depende directamente de la longitud eléctrica del elemento de la antena, que a su vez depende de la constante dieléctrica (Dk) del sustrato. Si la constante dieléctrica del sustrato varía entre lotes o incluso entre diferentes lotes, la frecuencia de resonancia de la antena se desplazará y el patrón de radiación se degradará. En el caso de una antena de parche de 5 GHz, una variación de la constante dieléctrica de ±0,1 mm puede provocar un desplazamiento de frecuencia de aproximadamente 100-150 MHz, lo que es suficiente para que la antena se salga de la banda de frecuencia prevista. Para proyectos de placas de circuito impreso de antenas con requisitos de alta precisión en la frecuencia, utilizamos materiales con tolerancias estrictas en la constante dieléctrica, como el Taconic TLY-5 (constante dieléctrica 2,22 ± 0,02) y el Rogers RO4350B (constante dieléctrica 3,48 ± 0,05).

Por favor, prepara la siguiente información: archivo Gerber (formato ZIP), requisitos de material (por ejemplo, Rogers RO4350B 0,508 mm), estructura de capas de la placa de circuito impreso, grosor de la placa, grosor de la lámina de cobre, tratamiento de superficie, cantidad, frecuencia de funcionamiento y requisitos de impedancia. En el caso de las placas de circuito impreso con antena, facilite también el espesor de la capa dieléctrica situada entre la capa de la antena y la capa de tierra, ya que esto afecta directamente a la impedancia y a la frecuencia de resonancia de la antena. Tras el contacto inicial, puede enviar el archivo Gerber a través de WhatsApp o por correo electrónico.