ZigBee天線設(shè)計

1、ZigBee模塊天線設(shè)計 對于短距離無線通信設(shè)備（SRD， short range devices）來說，天線的設(shè)計關(guān)系到通信距離的問題。輻射模型、增益、阻抗匹配、帶寬、尺寸和成本等因素，會影響我們對于天線的選擇和設(shè)計。目前，國內(nèi)普通的ZigBee芯片均工作在2.4G頻段，也就是ISM頻段。工作于這個頻段的無線技術(shù)很多，常見的還有Bluetooth（藍(lán)牙），Wi-Fi（無線局域網(wǎng)）等。那么，如何設(shè)計我們所需要的天線呢。這里我們就討論一下這個問題。一般來說，在這個頻段，我們可以選擇的天線有PCB天線、Chip天線和Whip天線。具體的形狀如下圖1所示： 圖1：PCB天線、Chip天線和Whip天

2、線示意圖 這三種天線的優(yōu)劣如下：天線類型優(yōu)點缺點PCB天線低成本；可以達(dá)到較好的性能；在頻率高的情況下尺寸小尺寸小、效率高的天線設(shè)計困難；在頻率低情況下尺寸較大Chip天線體積小性能中等、成本中等Whip天線性能好成本高、很多情況下不適用天線又可以分為單端天線和差分天線這兩種：單端天線又可以稱為非平衡天線，差分天線也可以稱為平衡天線。單端天線主要依靠一個ground為參考的信號，它的特征阻抗一般為50歐姆。但是，有好多RF IC具有差分的RF口，因此，如果使用單端天線的話，就需要有一個電路來改變這種特性，這個電路就稱為balun（通常說的平衡/非平衡變壓器）。單端天線和雙端天線的實例如下圖2所

3、示：圖2：單端天線和雙端天線圖PCB天線設(shè)計難度較大，通常還需要仿真工具的支持。為了得到一個最優(yōu)的設(shè)計，做仿真就會很花時間和精力。因此，一般我們都是原封不動的按照芯片廠商給出的參考設(shè)計來做。Chip天線可以用在天線空間比較小的場景中，即使頻率低于1GHz。和PCB天線相比，Chip天線就增加了BOM（Bill of Material），并且還要增加貼片的成本。Whip天線性能比較好，但是相比于前面的PCB天線和Chip天線來說，成本較高、尺寸較大，而且，通常需要一個連接座。一般來說，這種天線都是全向天線。對于CC2430來說，PCB天線不失為一種較經(jīng)濟的選擇。而且，通信距離也可以滿足一般的要求。下圖3是CC2430開發(fā)板倒F天線的PCB圖： 可以從圖中看出來，這種倒F天線是單端天線，也就是非平衡天線，我們需要balun。同樣，TI也給出了微帶balun的設(shè)計參考，下圖4是微帶balun的PCB：圖4：TI CC2430微帶balun的PCB圖Freescale的MC13213開發(fā)板也采用了類似的倒F天線，不過Freescale開發(fā)板采