設(shè)計(jì)和優(yōu)化天線并非易事。如果要設(shè)計(jì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)天線，可以使用參考設(shè)計(jì)作為起點(diǎn)。

問題是，如果將其應(yīng)用到最終產(chǎn)品設(shè)計(jì)，能通過(guò)改變什么參數(shù)來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)呢？

人們可能認(rèn)為，對(duì)經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)和優(yōu)化天線可能會(huì)很容易。畢竟，他們已是專家，并在工作過(guò)程中，目睹過(guò)或親自經(jīng)歷過(guò)不少失敗，并吸取過(guò)不少經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。然而，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一直在快速升級(jí)，年輕的設(shè)計(jì)師根本沒有犯錯(cuò)的經(jīng)驗(yàn)，而且還要求他們?cè)诟痰臅r(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)產(chǎn)品上市，并保證設(shè)計(jì)“一次成功”，這如何實(shí)現(xiàn)呢？解決方案是利用EDA軟件！因?yàn)樵谝欢ǔ潭壬?，電子設(shè)計(jì)是可以利用軟件自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。

本文討論一款工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的藍(lán)牙天線設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)目標(biāo)是將藍(lán)牙天線集成到無(wú)顯示器的產(chǎn)品中，并利用智能手機(jī)上的應(yīng)用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的各種配置。實(shí)際上這也是一項(xiàng)常用設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)概念同樣適用于其他各類不同產(chǎn)品。

通過(guò)網(wǎng)上搜索，找到了Cypress半導(dǎo)體的一款藍(lán)牙天線參考設(shè)計(jì)。不過(guò)其說(shuō)明書中已注明，該設(shè)計(jì)僅供參考，并不能用作實(shí)際產(chǎn)品模塊設(shè)計(jì)。因?yàn)樗皇菫閷?shí)驗(yàn)室工作而設(shè)計(jì)的，目的是為軟件工程師搭建開發(fā)平臺(tái)，使他們?cè)赑CB設(shè)計(jì)出來(lái)之前，就能夠同步進(jìn)行軟件開發(fā)。

由于原理圖、BOM和PCB布局等設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，均以Cadence?Allegro格式提供，因此可將其作為優(yōu)化的起點(diǎn)。不過(guò)該參考設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)室中用的是大連接器。

故該設(shè)計(jì)有兩個(gè)目標(biāo)，分別是天線小型化和天線性能優(yōu)化。當(dāng)利用剛?cè)酨CB來(lái)替代大連接器時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)天線結(jié)構(gòu)的小型化。但這會(huì)對(duì)天線性能產(chǎn)生什么影響呢？對(duì)此進(jìn)行了一系列“假設(shè)”分析，以了解這些變化的影響，并提出實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)目標(biāo)的正確策略。

微波設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和設(shè)置非常簡(jiǎn)單。端口是以自動(dòng)方式設(shè)置的，設(shè)計(jì)師必須輸入一些用于網(wǎng)表的參數(shù)。另外，還輸入了所選PCB的實(shí)際材料值，包括合適的厚度和介電常數(shù)值(FR-4：標(biāo)準(zhǔn)Isola?370HR，ε_r=4,0)。

在初次分析中，重點(diǎn)研究了折式倒置型F天線的長(zhǎng)度、以及芯片和天線之間的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)2.45GHz設(shè)計(jì)頻率上的天線回波損耗，通過(guò)各種天線長(zhǎng)度的組合掃頻分析，得出了天線最佳長(zhǎng)度。