Płytka drukowana anteny

Płytka drukowana antenowa to płytka drukowana zaprojektowana specjalnie do promieniowania, odbioru i transmisji sygnałów RF lub do integracji modułów antenowych. W odróżnieniu od standardowych płytek sygnałowych, płytki antenowe wymagają ścisłej kontroli stałej dielektrycznej (Dk), geometrii wzoru folii miedzianej oraz wykończenia powierzchni w celu utrzymania spójnego wzoru promieniowania i częstotliwości rezonansowej. Nawet odchylenie wartości Dk o ±0,1 może spowodować mierzalne odchylenie częstotliwości w konstrukcjach anten płatkowych. Do popularnych typów płytek antenowych należą anteny płatkowe, szczelinowe, dipolowe, układy MIMO oraz moduły antenowe z układem fazowym, szeroko stosowane w sieciach Wi-Fi, 5G, GPS, radarach oraz komunikacji satelitarnej.

Płytki drukowane antenowe działają w zakresie od niskich częstotliwości (poniżej 1 GHz) do częstotliwości fal milimetrowych (powyżej 30 GHz). Do typowych zastosowań należą technologie RFID (125 kHz – 2,45 GHz), pasma ISM (433 MHz, 868 MHz, 915 MHz), Wi-Fi (2,4 GHz, 5 GHz), sieci komórkowe (700 MHz – 6 GHz), GPS (1,575 GHz) oraz fale milimetrowe 5G (24–39 GHz).

Wzmocnienie anteny PCB zależy od jej typu i konstrukcji. Anteny płytkowe osiągają zazwyczaj wzmocnienie rzędu 3–9 dBi, anteny monopolarne około 2–3 dBi, konstrukcje typu IFA około 2–5 dBi, natomiast konfiguracje macierzowe mogą osiągać wyższe wzmocnienia, sięgające nawet 15 dBi lub więcej. Rzeczywisty wzmocnienie zależy od właściwości podłoża, rozmiaru anteny oraz konfiguracji płaszczyzny uziemienia.

Materiały o niższych stałych dielektrycznych i tangensach strat zmniejszają straty sygnału, zapewniając w ten sposób lepszą wydajność w zakresie częstotliwości radiowych. Do typowych materiałów stosowanych w celu poprawy wydajności w zakresie częstotliwości radiowych należą Rogers, teflon i FR4.

Impedancja ścieżki antenowej wynosi 50 omów, a pozostałe elementy radiowe w projekcie (takie jak moduły radiowe) również powinny być dostosowane do impedancji 50 omów. Linie transmisyjne, które przenoszą energię radiową do i z anteny, są kluczowym czynnikiem decydującym o wydajności połączenia bezprzewodowego.

Wszystkie projekty płytek drukowanych z antenami podlegają przeglądowi technicznemu przed rozpoczęciem produkcji. Sprawdzamy, czy materiały są odpowiednie dla częstotliwości roboczej, strukturę warstwową, grubość warstwy dielektrycznej między warstwą antenową a warstwą uziemienia, grubość warstwy miedzianej, projekt impedancji, obliczenia szerokości ścieżek oraz wykonalność produkcyjną. W przypadku wielowarstwowych płytek drukowanych z antenami wykorzystujących układ warstw hybrydowy sprawdzamy również kompatybilność materiałów oraz kolejność laminowania. Przy zgłaszaniu prośby o weryfikację prosimy o dostarczenie plików Gerber, schematu ułożenia warstw, częstotliwości roboczej oraz wymagań dotyczących impedancji.

Minimalna szerokość ścieżki i odstęp dla produktów zaawansowanych wynosi 2,5 mil/3 mil, a dla produktów standardowych – 3 mil/4 mil. Tolerancja szerokości ścieżki wynosi ±0,01 mm. W przypadku projektowania płytek drukowanych z antenami szerokość ścieżki zasilającej oblicza się na podstawie stałej dielektrycznej podłoża (Dk), grubości dielektryka oraz impedancji docelowej. Możemy zweryfikować Państwa obliczenia szerokości ścieżek na etapie przedprodukcyjnej weryfikacji technicznej, aby zapewnić, że ostatecznie wyprodukowana płytka będzie zgodna z projektem impedancji.

Częstotliwość rezonansowa anteny zależy bezpośrednio od długości elektrycznej elementu antenowego, która z kolei zależy od stałej dielektrycznej podłoża (Dk). Jeśli stała dielektryczna podłoża różni się w obrębie partii lub nawet między różnymi partiami, częstotliwość rezonansowa anteny ulegnie przesunięciu, a wykres promieniowania ulegnie pogorszeniu. W przypadku anteny płaskiej o częstotliwości 5 GHz zmiana stałej dielektrycznej o ±0,1 mm może spowodować przesunięcie częstotliwości o około 100–150 MHz, co wystarczy, aby antena wykroczyła poza przewidziane pasmo częstotliwości. W przypadku projektów płytek drukowanych anten o wysokich wymaganiach dotyczących dokładności częstotliwości stosujemy materiały o ścisłych tolerancjach stałej dielektrycznej, takie jak Taconic TLY-5 (stała dielektryczna 2,22 ± 0,02) oraz Rogers RO4350B (stała dielektryczna 3,48 ± 0,05).

Prosimy o przygotowanie następujących informacji: plik Gerber (format ZIP), wymagania dotyczące materiału (np. Rogers RO4350B 0,508 mm), struktura warstwowa płytki PCB, grubość płytki, grubość folii miedzianej, obróbka powierzchni, ilość, częstotliwość robocza oraz wymagania dotyczące impedancji. W przypadku płytek antenowych prosimy również o podanie grubości warstwy dielektrycznej między warstwą antenową a warstwą uziemienia, ponieważ ma to bezpośredni wpływ na impedancję i częstotliwość rezonansową anteny. Po nawiązaniu wstępnego kontaktu mogą Państwo przesłać plik Gerber za pośrednictwem WhatsApp lub poczty elektronicznej.