PCB技術 - 内部PCBアンテナの設計と応用ガイド

内部PCBアンテナは、プリント基板アンテナとも呼ばれ、アンテナをPCB（プリント基板）に直接印刷するアンテナ形式である。このタイプのアンテナは、現代の無線通信デバイスにおいてますます重要な役割を果たしており、特にモバイルデバイス、モノのインターネットデバイス、無線センサネットワークにおいては、コンパクトで軽量で低コストで広く使用されている。

内部pcb設計原則

プリント基板のアンテナとしての設計原則は主に以下の点を含む：

1.適切な回路基板の選択：プリント配線板でよく使われる回路基板は主にFR-4、PTFEなどがある。異なる回路基板は異なる誘電性能を持っており、周波数帯に応じて適切な回路基板を選択する必要がある。

2.板厚が小さい：プリント配線板をアンテナとして使用する場合、アンテナインピーダンスのマッチングをより良くするために、板厚をできるだけ小さくしなければならない。

3.合理的なアンテナ配置：PCBアンテナの配置はアンテナタイプと周波数帯などの要素に基づいて、電磁シミュレーションなどのツールを通じて最適化設計を行う必要がある。

適用範囲

プリント配線板はアンテナとして無線通信、スマートホーム、自動車ネットワークなどの分野に広く応用されている。例えば、スマートウォッチでは、プリント配線板をWi-FiおよびBluetoothアンテナとして使用して、高速無線ネットワークとデバイスの相互接続を実現することができる。自動車分野では、プリント配線板アンテナを車体に埋め込み、位置決め、ナビゲーションなどの機能を実現することができる。

基板アンテナの溶接に関する注意事項：基板アンテナを正しく溶接する方法

溶接工具の準備

基板アンテナ溶接を行う前に、次のツールを準備する必要があります。

1.溶接ワイヤ：直径0.6 mmの溶接ワイヤを使用する。

2.半田ペースト：無鉛半田ペーストを採用し、半田品質を保証する。

3、半田ペーストドクター：適量の無鉛半田ペーストを掻き取るために使用する。

4.スポット溶接ペン：小さな部品を溶接するために使用する。

溶接点位置

アンテナ溶接の過程では、溶接点の位置は非常に重要であり、異なる溶接点の位置はアンテナの動作効果に影響を与える。一般的に、溶接点はアンテナのある板に固定し、位置は正確で、適切で、移動してはならない。

溶接方法

回路基板アンテナの溶接方法は2種類あり、手動溶接と加熱テーブル溶接があり、以下はこの2種類の溶接の詳細な説明である：

1.手動溶接

手作業で溶接するプロセスは比較的簡単で、多くのツールは必要ありません。手動で溶接する前に、アンテナをプレートに固定し、移動を減らすために溶接点の位置を設定する必要があります。溶接ワイヤの直径は0.6 mmを選択し、溶接品質を確保するために、溶接ペーストは無鉛でなければならない。溶接ワイヤを溶接点に予熱し、その後、溶接ペーストドクターブレードを用いて適量の溶接ペーストを掻き取り、それを溶接点に均一に分布させる。溶接点に溶接ワイヤを展開すると同時に、溶接ワイヤが溶融し、溶接ワイヤを通じて熱が溶接点に伝わり、アンテナ溶接点の接続が完了するまで、点溶接ペンで溶接点を加熱する。

2.加熱ステーション溶接

加熱パッド溶接プロセスには加熱パッドなどの工具を使用する必要があり、手作業溶接に比べて、加熱パッド溶接は複雑な回路基板を溶接するのに適している。加熱台を溶接する前に、アンテナを加熱台に置き、溶接点の位置を設定する必要があります。加熱テーブルの温度は200度前後に制御し、無鉛半田ペーストドクターを用いて適量の半田ペーストを半田点に分布させる。溶接点の半田ワイヤを予熱し、その後、加熱台の温度によって半田ワイヤが溶融し、熱が溶接点に移り、アンテナの溶接が完了するまで半田ワイヤを加熱する。

基板アンテナ接続

マイクロコントローラアンテナ接続

モノリシックアンテナ接続方式には主に2種類がある：無線周波数スイッチチップを直接溶接して接続する。直接溶接は線路を簡略化し、素子の後続調整の難度を下げることができるが、アンテナに対する要求はより高い、無線周波数スイッチチップを接続するには、より多くの素子が必要ですが、アンテナをよりよくマッチングさせ、アンテナの性能を向上させることができます。

注意事項：

1.アンテナは動作周波数を満たさなければならず、インピーダンス整合は良好である。

2.直接溶接する場合、アンテナの長さを正確に測定しなければならず、誤差があってはならない。

3.無線周波数スイッチングチップを接続する場合は、アンテナとチップの周波数範囲に一致するようにスイッチングチップを選択する必要があります。

デバッグ方法：

1.直接溶接する場合、信号のピーク値と周波数をオシロスコープで観察し、要求に合っているかどうかを見ることができる。

2.無線周波数スイッチチップを接続する時、整合ネットワークを調整し、アンテナとチップの整合が良いことを確保する。

LoRaアンテナ接続

LoRaアンテナの接続方法は、PCB埋め込みアンテナ、アダプタアンテナ、外部パッチアンテナの3つです。PCB埋め込みアンテナは占有空間が小さく、空間が限られている場合に適している、アダプタアンテナはアンテナ効率を高めることができ、外部パッチアンテナの交換は便利ですが、追加のスペースが必要です。

注意事項：

1.アンテナは動作周波数に適合し、良好なインピーダンス整合を持つ必要がある。

2.アンテナの長さは正確に測定しなければならず、誤差があってはならない。

3.外部パッチアンテナが干渉源から離れることを許可する。

デバッグ方法：

1.PCB埋め込みアンテナ、オシロスコープを通じて信号のピークと周波数を観察し、要求を満たすことができる。

2.アンテナをアダプタする場合、アンテナ効率を高めるためにアダプタパラメータを調整することができます。

3.外部パッチアンテナの場合、アンテナの位置と干渉源との距離を調整し、信号品質が変化するかどうかを観察することができる。

内部pcbアンテナは現代無線通信技術の重要なpcb素子として、その優れた性能と広い応用の将来性で、徐々に業界の主流の選択となっている。テクノロジーの進化と革新に伴い、将来のワイヤレス通信分野でより優れたパフォーマンスを発揮すると信じられる理由があります。