FPC天线可能成为SMD天线的替代品吗？

本文探讨了柔性印刷电路（FPC）天线的设计和集成，FPC是SMD天线的替代产品，对于特定的嵌入式设计而言可能是一个有趣的选择。

FPC天线很薄，通常只有0.15毫米，并具有剥离带和粘合区域，可将它们固定在各种配置的小型电子设备中（图1）。它们随附电缆和连接器，以将它们连接到制造商的电子产品的底盖或外壳上。 FPC重量很轻，可能少于0.5g。

1.带有电缆和I-PEX连接器的FPC天线。

优势：无接地问题

FPC的工作方式不同于表面贴装设备（SMD）天线芯片。SMD天线，利用其安装所在的地平面进行辐射，其工作原理是对等原则。偶极天线使用两个辐射器，其中每个辐射器的长度与天线使用的频率的波长有关。嵌入式天线在其质量范围内有一个辐射器，它们在PCB上使用一个区域作为平衡点——通常称为接地层。

使用SMD天线时，接地层的长度与天线的波长直接相关。设计中必须提供正确的接地层长度，以使天线能够高效运行和运行。

FPC天线在这方面有所不同——它们不需要接地平面即可辐射。它们可以使设计者有更大的自由度在设计中将元件布置在电路中。

但是，请务必记住，同轴电缆已成为天线的一部分。因此，电缆的布线应谨慎设计，以使天线的这一部分远离可能产生噪声和干扰的组件。

放置原则

由于接地平面不是FPC天线的设计考虑因素，因此与SMD或芯片天线一样，主机PCB的尺寸也不是一个因素。但是，FPC天线的放置仍然需要遵循一些基本规则，因为大多数天线对其环境敏感。

天线将在六个空间方向上辐射（图2）。理想情况下，这些方向中的至少三个到五个应该没有障碍物，这将使天线有效运行。对于在辐射路径上有障碍物的其他方向，仍然应该有一个最小的间隙，这将在天线制造商的数据表中进行定义。

2.集成示例显示了天线放置在四个没有障碍物的空间方向上。

除非用于制造外壳的材料是玻璃填充的，或者已涂有金属漆，否则该设备的塑料外壳不会产生屏蔽。靠近FPC天线的金属物体和组件（例如数据电缆和印刷电路板（PCB））通常是阻止信号的元凶。

FPC的定位

器件的形状将决定FPC相对于主机PCB的理想方向。天线相对于PCB的位置将取决于地面的接近程度（图3）。

3.该图描述了主机PCB上FPC的三种常见配置。

无论选择哪个选项，距离（d）都会成为设计中的关键尺寸。这将在天线制造商的数据表中指定。

设备集成案例

图4显示了FPC天线的集成示例。该设备的主要组件位于外壳内。FPC已粘附到塑料外壳的内部，电缆沿PCB布线，因此不会干扰其他组件。在这种情况下，FPC相对于PCB放置在同一平面上。由于设备纤薄设计，这是天线的最佳位置。

4.此处，FPC集成在狭窄的设备中。

天线的I-PEX电缆将其连接到设计中。产品内的所有传输线均设计为具有50Ω的特性阻抗，应保持尽可能短。RF系统的所有其他部分，例如收发器和功率放大器，也应设计成具有50Ω的阻抗。

考虑到PCB的厚度，铜线的厚度和介电常数，我们建议使用商用的RF设计套件来创建传输线布局。该程序将计算建议的传输线宽度，以及天线馈电走线两侧的参考地平面之间的适当间隔，以保持50Ω系统的阻抗。

FPC天线适合您的设计吗？

SMD天线可能是小型PCB上最明显的选择，但是FPC天线广泛用于SMD天线空间不足的应用中。

不建议在最小的设备上使用现成的FPC天线，但是FPC可以在许多应用中正常工作。 对于接地平面长度和空间受限的设计，它们可能是一个特别有用的选择。

请记住，FPC与自动拾放机不兼容，但是，它们是手工组装设备的小批量生产的理想选择。