Antena de chip vs. Antena PCB:una guía de comparación

Comprender la comparación entre la antena de chip y la antena de PCB es importante para elegir antenas para sus diseños integrados. Su dispositivo electrónico necesita una antena para conectarse a través de radiofrecuencia (RF). Los ejemplos típicos de dispositivos de RF en el mundo de la fabricación electrónica son los dispositivos con walkie-talkie habilitados para Bluetooth y las comunicaciones por satélite. Las antenas son el ingrediente principal de los dispositivos de RF y pueden influir significativamente en su rendimiento. Super rendimiento, reducción de tamaño y bajo costo son los requisitos principales para las aplicaciones de RF modernas.

Con respecto a la comparación de la antena de chip con la antena de PCB, será útil si considera una antena de rastreo de PCB al minimizar el costo total del dispositivo. Por otro lado, las antenas Ceramic Chip brindan un rendimiento general eficiente en cuanto a miniaturización y rendimiento. Este artículo profundiza en el debate entre la antena de chip y la antena de PCB. Analiza los pros y los contras de cada uno de ellos y los requisitos de diseño que debe considerar al elegir las antenas adecuadas para usar en su diseño.

1. ¿Qué es una antena de chip cerámico?

Al comparar una antena de chip con una antena de PCB, debe reconocer las antenas de chip de cerámica por sus necesidades espaciales menores. Además, puede incluirlos fácilmente en placas de circuito para generar frecuencias electromagnéticas de alta frecuencia. Sin embargo, tienen rangos de RF limitados, lo que las hace ideales para dispositivos pequeños, como enrutadores Wi-Fi y teléfonos inteligentes. En términos generales, las antenas Chip producen y reciben frecuencias de radio al igual que otras antenas. Es solo que son de menor tamaño en comparación con las antenas de PCB. Sin embargo, son sus pequeños tamaños los que le permitirán montarlos dentro de productos electrónicos de manera efectiva. Además, son alternativas más económicas cuando no se quiere sacrificar la calidad del producto.

2. ¿Qué es una antena de traza de PCB?

Una antena de traza de PCB consiste en una traza dibujada directamente en una placa de circuito. Es esencial darse cuenta de que el tipo de antena y los requisitos de espacio determinan el tipo de traza. Los trazos de PCB que puede usar incluyen trazos en forma de F invertida, trazos rectos, curvos, serpenteantes y circulares.

En general, una antena de traza de PCB actúa como un método de comunicación inalámbrica. Además, durante la fabricación de PCB, debe laminar su huella en la superficie de la placa. Pero a veces los rastros de PCB cubren muchas capas, especialmente en PCB de varias capas.

3. Antena de chip cerámico vs. Antena PCB:pros y contras

Antena de chip cerámico 3.1

Ventajas

En el debate de la antena Chip Vs la antena PCB, es innegable que el uso de una antena Ceramic Chip presenta numerosos beneficios. Específicamente, elimina el requisito de software de simulación y producción de prototipos costosos. La capacidad de sintonización de red de la antena y la ausencia de propiedades físicas garantizan los beneficios anteriores. Las antenas de chip de cerámica brindan más beneficios, tales como:

• Vienen como partes separadas.
• Puede obtener fácilmente tamaños pequeños y numerosas configuraciones para diferentes diseños.
• La proximidad a otras partes no crea efectos adversos como en las antenas PCB Trace.
• Los factores ambientales y humanos causan impactos insignificantes en las antenas Chip en comparación con las antenas Trace.
• Ofrecen alternativas flexibles de ajuste y prueba.
• Puede introducir fácilmente modificaciones de diseño.

Desventajas

Como todo en este mundo, las antenas de cerámica también tienen su lado oscuro. A continuación se muestran las desventajas de los PCB de cerámica:

• Los costos iniciales de antena y logística pueden ser más altos que los de una antena PCB Trace.
• Necesita algunos conocimientos de RF para una implementación óptima.
• Tiene un rendimiento inferior al de una antena de rastreo.

Antena de traza de PCB 3.2

Ventajas

Los defensores del debate entre la antena de chip y la antena de PCB argumentan que una antena de seguimiento es difícil de aplicar, crear y ajustar. Esto es particularmente cierto en una operación consistente y pequeña. Además, como una antena de cable, las frecuencias de ancho de banda finales determinan el tamaño de una antena de seguimiento. A continuación se muestran los beneficios clave de una antena de traza de PCB.

• Los costes de producción son bajos ya que integra el trazado en el proceso de fabricación de su placa.
• Una antena de rastreo puede acomodar un ancho de banda amplio cuando se sintoniza al máximo.
• La estructura de seguimiento de PCB es simple y, dado que coloca la antena en la superficie, el perfil de la estructura es relativamente delgado.
• Proporciona mejores capacidades de fuerza y ​​confiabilidad de la red.
• Puede insertarlo fácilmente en su PCB durante la producción.

Desventajas

Estos son los contras de una antena Trace:

• Es difícil de crear, principalmente en frecuencias mínimas.
• Una antena de seguimiento es muy propensa a modificaciones en el diseño de la placa de circuito impreso, por lo que es necesario ajustarla después de cada alteración o reproducción.
• Exige un amplio espacio, más aún en frecuencias mínimas.
• La necesidad de un tablero más grande aumenta los gastos de diseño.
• Son susceptibles a factores humanos y ambientales.

4. Antena de chip vs. Antena de PCB:consejos de diseño de antena integrada

Las antenas son componentes esenciales del sistema inalámbrico. Sin embargo, la mayoría de los diseñadores a menudo los consideran una ocurrencia tardía. La planificación del diseño de su antena al comienzo de su proceso de fabricación capitalizará el rendimiento del producto. Además, también eliminará retrasos y reproducciones en las fases posteriores. A continuación se presentan algunos consejos cruciales para ayudarlo con la preparación de un diseño de antena integrada.

4.1 Materiales

Ya sea que talles la estructura de la antena en una placa, plástico o metal estampado, asegúrate de que estos materiales tengan propiedades dialécticas estables. Los materiales de las placas FR4 dieléctricas de bajo costo difieren significativamente de un proveedor a otro. Es por eso que debe especificar los materiales de su tablero desde el principio.

4.2 Sugerencias de física

Para garantizar que su dispositivo electrónico tenga un alto rango de rendimiento, necesita un sistema de antena efectivo. Además, debe permitir un espacio adecuado para el sistema de antena. Por lo tanto, participe en las etapas iniciales del ciclo de producción de su dispositivo. Esto le permitirá discutir y acordar las opciones de diseño. También tendrá la oportunidad de deshacerse de cualquier compromiso potencial.

4.3 Ubicación del producto

Cuando coloca una antena en los extremos de su producto, se vuelve sensible a las condiciones ambientales inmediatas. Por lo tanto, debe considerar cómo planea usar su producto y dónde pretende ubicarlo. Por ejemplo, debe asegurarse de que su antena no quede cubierta por las manos del usuario final cuando se sostiene de forma natural para un dispositivo de mano. Para los dispositivos montados en la pared, pregúntese si los consumidores los fijarán en piezas metálicas. Esto se debe a que las superficies metálicas afectan significativamente el rendimiento del producto.

4.4 Carcasas y Recubrimientos

No cubra su antena con una carcasa metálica ni use un recubrimiento metálico para tener un alto rendimiento de antena. Además, comuníquese con sus colegas mecánicos y de identificación en su empresa para asegurarse de que la región que rodea su antena esté libre de cualquier material molesto potencial.

4.5 Estructuras internas

La ubicación de los conjuntos metálicos internos en relación con la antena también influye en el rendimiento del producto. Por ejemplo, en los dispositivos portátiles, la batería es el componente principal del conjunto general. Por lo tanto, debe definir su ubicación y función en el diseño de su antena.

4.6 Peso de la antena

Cuando habla de una antena integrada, se refiere a un componente físico. Por ejemplo, la parte tallada de PCB o la sección de plástico de la caja metalizada. Pero en la mayoría de los casos, esto forma una sola parte del sistema de antena. La tierra del sistema principal consiste en la mitad restante. Dado que esta suele ser la conexión a tierra de la placa principal, debe asegurarse de tener suficiente peso para permitir que la antena vibre adecuadamente.

4.7 Sensibilidades de circuito EMI/RFI

Los sistemas inalámbricos comprenden transmisores y receptores. El transmisor puede interferir con el circuito adyacente. Esto hace que el receptor sea vulnerable a la interferencia de los circuitos locales. Por lo tanto, debe colocar su antena en relación con los circuitos sensibles para lograr un alto rendimiento del producto inalámbrico.

5. Antena de chip vs. Antena de PCB:desafíos de desafinación de frecuencia de antena durante las pruebas

Dado que el diseño de la placa afecta significativamente el rendimiento de la antena, debe ajustarla para lograr el máximo rendimiento del sistema. Es esencial darse cuenta de que la adaptación de resistencia eléctrica adecuada produce una transmisión de frecuencia total en la banda adecuada.

Con las antenas de rastreo, dado que el diseño de la antena se inclina hacia el diseño general de la placa, es difícil realizar la sintonización y establecer el máximo rendimiento. Además, la mínima permitividad de la placa dieléctrica hace que la antena sea demasiado vulnerable a las alteraciones del diseño y las variantes de tolerancia. En tales casos, debe volver a girar su PCB para lograr el máximo rendimiento de la antena.

Con las antenas de cerámica, puede variar los aspectos coincidentes para adaptarse a la desafinación incorporada. La mayoría de los ingenieros prefieren el método de tipo Π, ya que proporciona la mejor flexibilidad con respecto al ajuste del ancho de banda de trabajo.

Al diseñar su red de coincidencia preferida, puede usar un analizador de red vectorial (VNA) para revisar su circuito de prueba de PCB. Además, el VNA le ayudará a establecer la resistencia de entrada de la antena. Puede encontrar el parámetro S, la banda VSWR, para obtener la eficiencia de su antena de cerámica en PCB.

WellPCB proporciona servicios de optimización de antenas de cerámica. Nuestro personal de RF ajustará la red correspondiente a su resistencia preferida utilizando tecnología de punta para un rendimiento máximo. Es importante tener en cuenta que la coincidencia mejora la eficiencia de la antena para el ancho de banda seleccionado en el entorno de trabajo del producto. Nuestro personal también evalúa los diseños de diseño para el uso adecuado del espacio de PCB.

Reflexiones finales sobre la antena de chip vs. Comparación de antenas de PCB

Con respecto a la comparación de la antena Chip Vs la antena PCB, una antena Chip experimenta menos desafinación por factores humanos y ambientales que una antena PCB. Dos antenas ofrecen una mejor lejanía de antena a antena en dispositivos de radio múltiple y superan a las antenas de PCB al elegir el tipo de antena óptimo e implementarlo en consecuencia.

Debe probar el rendimiento de su antena en el producto final totalmente práctico utilizando mediciones OTA. Con las antenas de PCB, las fallas de evaluación son costosas y difíciles de resolver y requieren numerosas iteraciones de la placa. Recuerde, la antena Chip es una parte separada; por lo tanto, puede mejorarlo fácil y rápidamente. Puede torcer la afinación y probar el rendimiento del sistema modificando solo la parte de la antena. Esperamos que la guía de comparación de antena Chip Vs antena PCB lo ayude a elegir la antena adecuada para sus diseños integrados.