关于蜂窝模组天线的一些大白话常识

news/2024/10/23 13:25:04

蜂窝模组这个产品形态存在的最大意义,从产业链分工上来说,是提升社会效率。

毕竟让每个需要蜂窝通信的公司自建一个团队重复造轮子,既不经济,也不聪明,就像做衣服的绝大部份公司也没必要自己做拉链一样。

蜂窝模组产品本身最大的特点之一
——就是标准化。

无论软件的标准化(知道AT这玩意一般会被叫做“标准AT指令”了吧?),还是硬件的标准化,包括封装、接口、协议等等。记住,这是所有模组这个产品形态的最大特点。

因为,只有有了标准化,才有可能尽可能的提升不同行业之间隔行如隔山的技术鸿沟,非标的东西是很难大规模在不同行业间普及使用的。

但有一个特例,很难做到标准化,
或者说,只能做到部分标准化:

这个特例——就是天线。

经常会有客户问我,你家卖天线吗?

我明白,他潜在的意思是:我用过很多种天线,但好像效果都不太好,你家的天线我也想试试看。

天线的问题,我们分类来看:

 

一、使用在外壳外面

 

这种情况下的天线,一般要么是棒状形式,要么是吸盘形式。

这两种形式的天线,一般也可以认为是标准天线,因为只要符合使用条件,就可以买来直接用。

棒状天线一般长这样:

 

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很显然,因为长的像个棒子,所以叫做棒状天线,就是这么朴实无华。

吸盘天线一般长这样:

 

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吸盘:吸,是指磁吸的意思;盘,是指磁吸物的形状是圆的。

很显然,吸盘天线一般都是用在铁质外壳的产品上,而且,外壳通常也会比较大,所以需要延长线连接主板和天线。

如果是塑料壳,有时也会选择“延长线+棒状天线”的形式,本文不再单独描述。

这两种天线,有什么特点呢?

 

特点一: 

正如前面说的,当你的天线使用场景是在外壳外面,这个时候你就可以根据自己产品所选用模组的频段,来选择相应的标准天线即可。

主板离外壳近的,就选棒状天线;主板离外壳远的,就选吸盘天线。

补充一个知识点:

国内4G蜂窝模组,全频段就这些:

FDD:B1 B3 B5 B8;

TDD:B34 B38 B39 B40 B41。

一般品牌的4G棒状天线或吸盘天线都会把这些频段全部调试覆盖全,大多数情况下都可以放心选择。

话说前几年4G Cat.1刚出来时,蜂窝模组正处于4G对2G的换代之际,不排除有不负责任的天线厂家拿2G库存当4G卖。当下这个时候,想必这些2G天线的库存应该也早就处理完了吧……

使用棒状天线的示例:

 

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使用吸盘天线的示例:

 

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特点二:

无论棒状天线,还是吸盘天线,几乎都有一个共同的特点,那就是用SMA接头。

SMA接头需要注意几点:

1. 如果是直接焊接在PCB板子上:一要注意SMA接头的方向是朝上还是与PCB平行;二是看SMA自身需要用公头还是母头。

 

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2. 如果是通过射频同轴线从PCB连接到外壳处:同样也需要注意SMA固定方式和SMA公母头的选择。

 

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特点三: 

无论SMA接头直接焊接在板子上,还是通过IPEX接头,或者是通过焊接,天线在PCB上的走线,也就是从模组引出来到SMA或IPEX接头或焊接点的这一段——都需要注意做好保护,远离干扰,并做好50Ω阻抗匹配,这是非常关键的一点!

如果这一点做不好,其它所有的努力都是白费!

使用SMA的示例:

 

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使用IPEX的示例:

 

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特点四: 

无论棒状天线还是吸盘天线,一般情况下都是“弹簧天线”的变种。

只是突破了外壳的限制,做成了不同的形状,包裹了不同的天线外壳;但不要小看这一点,正是因为脱离了产品外壳的限制,所以它们才能够做到标准化。

 

二、使用在外壳里面

就蜂窝模组物联网常见场景而言,大家常遇到的问题无非是三种:

PCB天线、FPC天线、PCB板载天线。

手机上常用的一些天线形式,比如说LDS镭雕天线,不在今天的讨论范围。

PCB天线长这样:

 

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顾名思义,用PCB走线画出来的天线,所以叫PCB天线。

FPC天线长这样:

 

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相较于PCB天线是通过PCB走线而成,FPC天线则是通过FPC走线而成;而且,大多数情况下,FPC一般可以直接粘贴在数量外壳上,非常容易固定。

PCB板载天线长这样:

 

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直接将天线走在了主板PCB上,“拿来就能用”,不用自己再调试,也不用再去花钱单独购买。

这三种天线形式,有一个共同的问题:
那就是做成终端产品后,就必然要加上外壳。

那么必然也就会遇到天线空间、周边干扰以及外壳材质等等各种各样的限制,没有办法不做针对性个性化的调试,那么也就必然无法标准化。

虽然,大多数情况下这样用也没出现过问题,你知道为什么吗?

因为中国的网络基建实在太好了!
好到大多数情况下都可以容忍你的天线信号有点烂也不影响使用。

但是,当你设备所在地方的信号质量没那么好的时候,如果你的天线性能不佳,那么问题就会暴露了。(如果你不信中国的网络基建有多好,那么你可以到海外试试?当地的网络质量分分钟教你如何做人。)

 

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说了这么多,是想提醒大家:

当你的天线是用在塑料外壳内的时候,尤其是当你的内部空间紧凑、PCB布局紧张、干扰源较多(LCD屏、电源等):

请一定优先找天线厂家做针对性的调试!
否则,天线性能做的差,一切都白费。

我们常说的通信性能,更多的是指弱信号下的射频性能;而弱信号下的射频性能,更多取决于天线的性能!

最后问大家一个问题:

你碰到过“铁壳+内部天线”的反常识设计吗?
希望我的读者朋友们都不会犯这样的错误。

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