设计应用于蓝牙天线上的蛇形倒F PCB天线的资料说明

BLE的天线设计推荐使用 IFA 和 MIFA 这两种 PCB 天线。BLE 应用中的低速率和典型的辐射围范使这两种天线特别有用。这些天线既便宜又容易设计，这是因为它们是 PCB 的组成部分，并且能够在 150 至 250 MHz 的频段范围内提供良好的性能。

建议将 MIFA 天线使用在仅需极小的 PCB 空间的应用中，如无线鼠标、演示机等等。对于 IFA 天线，建议将其应用在要求天线一侧的尺寸远小于另一侧的尺寸的应用中，如心率监视器。大多数 BLE 应用中使用的是 MIFA 天线。

蛇形倒 F 天线 （MIFA）

MIFA 是一种普通的天线，被广泛地使用在各个人机接口设备 （HID） 中，因为它占用的 PCB 空间较小。因此赛普拉斯已设计出一种结实的 MIFA 天线，而它能在较小的波形系数中提供优越的性能。该天线的尺寸为 7.2 mm × 11.1 mm（相当于 284 密耳×437 密耳），因此它很适合于各种 HID 的应用，例如无线鼠标、键盘或演示机等。Figure 10 显示的是所推荐的 MIFA 天线的详细布局，其中包含了双层 PCB 的顶层和底层。这种天线的迹线宽度均为 20 密耳。“W”的值是可改变的主要参数，它取决于 PCB 堆栈间隔，它表示 RF 走线 （传输线） 的宽度。

天线馈电的考量

Table 2 显示的是双层 FR4 PCB 顶层和底层间厚度的“W”值 （相应的介电常数为 4.3）。顶层包含了天线走线；而底层则是包含了固态 RF 接地层的下一层。底层的余下 PCB 空间可以作为信号接地层使用 （针对 PRoC/PSoC 和其他电路）。Figure 11 显示的是典型的双层 PCB 厚度的“W”值。

对于为天线馈电更短的 PCB 走线，这样的宽度要求是比较宽松的。要确保天线走线的宽度和天线馈电接点的宽度相同。

在 Figure 12 展示的情况中，天线馈电的走线宽度不是 Table 2 中所规定的宽度。

但如果传输线较长 （从匹配网络至天线或回到 PRoC/PsoC BLE 器件的 ANT 引脚的线的长约为 1 cm），那么赛普拉斯建议使用底层上宽度特定的“W”的传输线 （TLine） 类型作为馈源。

Figure 13 绘制了 MIFA 的 S11 图。MIFA 在 2.44 GHz 附近具有 230 MHz 的带宽 （S11≤-10 dB）

Figure 14 显示的是 MIFA 在 2.44 GHz 频率时完整的 3D 辐射增益图。在给自定义应用设置 MIFA 天线时，该信息非常有用，有助于在需要的方向上得到最大的辐射。在上面的图中：MIFA 被放置在 XY 平面上，Z 轴方向与它垂直。

辐射方向图在带有带 MIFA 天线的模块的 Pioneer 电路板上以 30 度角分辨率进行测试。采用金属连接头。在裸板中，辐射方向图与显示的不同; 这仅用于说明如何将天线放置在 PCB 中。我们鼓励您在最终产品组装中测量相似的图案，以确定天线的最佳位置。

天线长度的考量

根据 PCB 的不同厚度，需要调整 MIFA 天线的长度，这样才能调整天线辐射的阻抗和频率选择。根据不同的电路板厚度，赛普拉斯提供了 Table 3 中的各天线长度。

Figure 15 显示的是两种适用于两个不同电路板厚度的 MIFA 天线。设计人员根据特定的电路板厚度进行调整 MIFA 天线的长度时，请参考 Table 3。

请注意，原始天线应该从全长天线开始。根据电路板厚度的不同，天线需要调整长度。我们不能像减少长度那样容易地在板上增加长度。应将 Table 3 作为指导，以检查给定板厚度的天线的最终长度而非确切数字。长度切割是调整天线的快速方法。如果客户有足够的空间来放置匹配的网络组件和天线调谐能力，我们建议使用匹配网络而不是长度调整。