أفضل هوائي واي فاي وبلوتوث وهوائي زيجبي السيراميكي

بالنسبة للإلكترونيات الحديثة التي تعمل على نطاق ISM بتردد 2.4 جيجا هرتز - والذي يتضمن Wi-Fi وBluetooth (BLE) وZigbee - غالبًا ما يكون الهوائي الخزفي المثبت على السطح (SMD) هو الحل الأكثر عملية. على عكس الهوائيات الخارجية الضخمة أو هوائيات تتبع PCB المعقدة، يوفر هوائي الشريحة الخزفية أداءً عاليًا في مساحة يمكن أن تكون صغيرة مثل حبة الأرز.

ولكن كيف تختار الخيار المناسب، وهل البروتوكول مهم؟ دعنا نحلل ما الذي يجعل أفضل هوائيات Wi-Fi وBluetooth وZigbee الخزفية، وكيفية تنفيذها بنجاح في دورة اللوحة التالية.

هل تحتاج إلى هوائيات مختلفة لشبكات Wi-Fi وBluetooth وZigbee؟

هذا هو السؤال الأكثر شيوعًا بين المشترين والمصممين المبتدئين. الجواب القصير هو لا .

تعمل كل من شبكة Wi-Fi (802.11 b/g/n) وBluetooth وZigbee ضمن النطاق 2.4 جيجا هرتز إلى 2.5 جيجا هرتز ISM (النطاق الصناعي والعلمي والطبي) . نظرًا لأن تردد الراديو الفعلي هو نفسه، فإن الهوائي الخزفي عالي الجودة 2.4 جيجا هرتز سيعمل بشكل مثالي مع جميع البروتوكولات الثلاثة.

لا تحتاج إلى هوائي "مخصص للبلوتوث" أو "مخصص لـ Zigbee". بدلاً من ذلك، ما تبحث عنه هو هوائي شريحة سيراميك بتردد 2.4 جيجا هرتز مع عرض نطاق ترددي ممتاز وكفاءة عالية ومساحة تتطابق مع قيود PCB لديك.

لماذا تختار هوائي رقاقة السيراميك؟

يختار المهندسون عادةً بين هوائيات التتبع (المرسومة مباشرة على النحاس الموجود في PCB)، والدوائر المطبوعة المرنة (FPC)، والهوائيات الخزفية. هذا هو السبب وراء فوز السيراميك غالبًا على أجهزة إنترنت الأشياء المدمجة:

• التصغير الشديد: تتيح لك الأحجام القياسية مثل 3216 (3.2 × 1.6 مم) أو حتى أصغر إمكانية ملاءمة إمكانيات التردد اللاسلكي في الساعات الذكية وسماعات الأذن وأجهزة دونجل USB.

• أقل تأثرًا بالقرب: يتم تفكيك هوائيات تتبع PCB بسهولة إذا لمست يد المستخدم العلبة البلاستيكية أو إذا تم وضع بطارية في مكان قريب. تستخدم الهوائيات الخزفية مادة ثابتة عازلة للكهرباء، والتي تحتوي على مجال التردد اللاسلكي بشكل أكثر إحكامًا وتجعلها أقل حساسية للتدخل البيئي.

• اتساق التصنيع: يتم تصنيع كل شريحة سيراميك وفقًا للتفاوتات الدقيقة. يمكن أن تعاني هوائيات تتبع ثنائي الفينيل متعدد الكلور من اختلافات في الأداء إذا قام مجلس اللوحة بتغيير سمك المادة FR4 أو الطلاء النحاسي.

المواصفات الرئيسية للبحث عنها

عند تقييم أوراق البيانات للعثور على أفضل هوائي سيراميكي لمشروعك، تجاهل الزغب التسويقي وانظر مباشرة إلى معلمات التردد اللاسلكي هذه:

1. نطاق التردد: يجب أن يغطي 2400 ميجا هرتز إلى 2500 ميجا هرتز.

2. VSWR (نسبة الجهد الموجي الدائم): ابحث عن VSWR < 2.0 . يشير هذا إلى أن معظم الطاقة من وحدة التردد اللاسلكي الخاصة بك يتم نقلها بنجاح إلى الهواء، بدلاً من الارتداد وتوليد الحرارة.

3. كسب الذروة: عادة ما بين 0.5 dBi to 3.0 dBi . المكاسب الأعلى ليست دائمًا الأفضل؛ بالنسبة لجهاز يمكن ارتداؤه، فأنت تريد نمط إشعاع شامل الاتجاهات بدلاً من شعاع مركّز.

4. الكفاءة: يجب أن يوفر الهوائي الخزفي الجيد كفاءة تزيد عن 60% إلى 70%. تترجم الكفاءة العالية مباشرة إلى عمر بطارية أفضل لأجهزة استشعار BLE وZigbee.

نصائح التصميم: جعل الهوائي الخاص بك يعمل بالفعل

شراء الهوائي "الأفضل" يمثل 20% فقط من المعركة. أما الـ 80% الأخرى فهي كيفية وضعها على PCB. حتى المكون المتميز سيكون أداؤه سيئًا إذا كان التصميم معيبًا.

• احترام منطقة الابتعاد: تتطلب الهوائيات الخزفية "منطقة خلوص" أسفلها وحولها مباشرة حيث لا يُسمح باستخدام النحاس (المستوى الأرضي أو الآثار أو الممرات). ستحدد ورقة البيانات الأبعاد الدقيقة لهذا التخليص. لا تقليصه.

• موضع الحافة أو الزاوية: قم بتركيب الهوائي على الحافة، أو على زاوية لوحة PCB الخاصة بك بشكل مثالي. سيؤدي وضع هوائي في المركز الميت للوحة إلى احتجاز الإشارة.

• قم بتضمين شبكة Pi-Matching: قم دائمًا بتصميم شبكة Pi-network (سلسلة من البصمة مع بصمة تحويلة إلى الأرض) بين شريحة التردد اللاسلكي والهوائي. حتى لو تم ضبط الهوائي على 50 أوم خارج الصندوق، فإن الغلاف البلاستيكي المحدد لمنتجك سوف يفصله قليلاً. تسمح لك الشبكة المطابقة بضبط المعاوقة لاحقًا دون إعادة تصميم اللوحة بأكملها.