チップアンテナVs PCBアンテナの比較を理解することは、組み込み設計のためのアンテナを選択する上で重要です。電子デバイスは無線周波数（RF）を通して接続するためにアンテナを必要とします。電子機器製造の世界における RF デバイスの典型的な例は、トランシーバー Bluetooth 対応のガジェットや衛星通信です。アンテナはRFガジェットの主要な材料であり、その性能に大きな影響を与えることができます。超高性能、小型化、低コストは、現代のRFアプリケーションの主な要件です。
チップアンテナ対PCBアンテナの比較についてですが、デバイス全体のコストを最小化する場合、PCBトレースアンテナを考慮すると役に立ちます。一方、セラミックチップアンテナは、小型化、性能に関して、効率的な一般性能を提供します。この記事では、チップアンテナVs PCBアンテナの論争を深く掘り下げています。それぞれの長所と短所、そして設計に使用する正しいアンテナを選択する際に考慮すべき設計要件について説明します。
1.1. セラミックチップアンテナとは？
チップアンテナVs PCBアンテナを比較する時、空間的な必要性が少ないセラミックチップアンテナを認めるべきです。その上、高周波の電磁波を発生させるために、簡単に回路基板に組み込むことができます。しかし、彼らは限られたRF範囲を持って、彼らはWi-Fiルータやsmartphone.Generally speakingのような小さなガジェットに最適です、チップアンテナはちょうど他のアンテナのように無線周波数を生成し、受信します。一般的にチップアンテナは、他のアンテナ と同様に電波を発生し、受信します。しかし、その小ささゆえに、電子製品に効率よく搭載することができます。また、製品の品質を犠牲にしたくない場合には、安価な選択肢となります。
2.PCBトレースアンテナとは？
PCBトレースアンテナは、回路基板上に直接描かれたトレースで構成されています。アンテナの種類とスペース要件によって、トレースタイプが決定されることを認識することが不可欠です。PCBトレースには、逆F型トレース、直線、曲線、蛇行、円形トレースなどがあります。
一般的に、PCBトレースのアンテナは、無線通信手段として機能します。さらに、PCB製造時には、基板表面にトレースをラミネートする必要があります。しかし、特に多層PCBでは、PCBトレースが多くの層を覆っていることがあります。
3.3. セラミックチップアンテナ対PCBアンテナ。長所と短所
3.1 セラミックチップアンテナ
長所
チップアンテナ対PCBアンテナの議論において、セラミックチップアンテナの使用は多くのメリットをもたらすことは否定できません。具体的には、高価なプロトタイプの製作やシミュレーションソフトの必要性がなくなります。また、セラミックチップアンテナは、ネットワークチューニングが可能であり、物理的な特性がないため、上記のような利点があります。また、セラミックチップアンテナには、次のような利点があります。
別部品として提供される。
小型で、様々なデザインに対応した多数の構成が容易に得られます。
また、他の部品に近接しているため、PCBトレースアンテナのような悪影響はありません。
チップアンテナは、トレースアンテナに比べ、環境要因や人的要因による影響を受けにくい。
チップアンテナは、柔軟なチューニングとテストが可能です。
設計変更も容易に行える。
短所
セラミックアンテナの欠点もあります。以下は、セラミック基板の短所です。
初期費用と物流費が PCB Trace アンテナより高くなる可能性があります。
また、このようなアンテナを最適に実装 するためには、ある程度の RF の知識が必要です。
トレースアンテナに比べ、性能が劣る。
3.2 PCBトレースアンテナ
賛成意見
チップアンテナ対 PCB アンテナの議論の支持者は、トレースアンテナは適用、作成、調整が困難であると主張しています。これは特に一貫した小さなオペレーションに当てはまります。さらに、ワイヤーアンテナのように、究極の帯域幅の周波数がトレースアンテナの大きさを決定します。以下は、PCBトレースアンテナの主な利点です。
基板製造工程にトレースを組み込むため、製造コストが低い。
トレースアンテナは、最大にチューニングすれば、広い帯域幅に対応することができます。
PCBトレース構造はシンプルで、アンテナを表面に配置するため、構造プロファイルは比較的薄い。
強度とネットワークの信頼性が向上します。
製造時にPCBに簡単に挿入することができます。
短所
Traceアンテナの短所は以下の通りです。
主に微小な周波数での作成が難しい。
トレースアンテナは、PCBレイアウトの変更に強く、変更・再作成のたびにチューニングが必要です。
広いスペースが必要であり、特に低周波ではその傾向が強い。
基板面積が大きくなり、設計コストが高くなる。
人的要因、環境要因の影響を受けやすい。
4.チップアンテナ対PCBアンテナ。組み込み用アンテナ設計のポイント
アンテナは、ワイヤレスシステムの重要な構成要素です。しかし、ほとんどの設計者は、それを後回しにしがちです。製造工程の初期にアンテナ設計を計画することで、製品の性能を最大限に活かすことができます。さらに、後工程での遅延や再現性を排除することもできます。以下は、組み込み用アンテナ設計の準備に役立ついくつかの重要なヒントです。
4.1 材料
アンテナ構造を基板、プラスチック、またはプレス加工された金属に彫り込むにせよ、これらの材料が安定した弁証 明特性を持つことを確認してください。低コストの誘電体 FR4 基板の材料は、供給元によって大きく異なります。このため、基板材料は最初から指定する必要があります。
4.2 物理的な提案
電子デバイスが高い範囲の性能を持つようにするために、効果的なアンテナシステムが必要です。さらに、十分なアンテナシステムのスペースを確保する必要があります。したがって、ガジェット製造サイクルの初期段階から参加してください。そうすることで、設計の選択について話し合い、合意することができます。また、妥協の可能性を排除する機会にもなります。
4.3 製品の設置場所
製品の最端部にアンテナを配置する場合、直近の環境条件に対して敏感になります。したがって、製品をどのように使用する予定か、どこに設置するつもりかを検討する必要があります。例えば、ハンドヘルド型のガジェットであれば、自然に持ったときにエンドユーザーの手がアンテナを覆わないようにする必要があります。壁掛けの場合は、消費者が金属部分に固定するのかどうか、自問自答してください。金属面は製品性能に大きく影響するからです。
4.4 ケーシングとコーティング
高いアンテナ性能を持つために、金属製のケーシングでアンテナを覆ったり、金属製のコーティングを使用しないでくださ い。また、アンテナ周辺に有害な物質がないことを確認するため、社内のメカニックやIDの担当者に連絡してください。
4.5 内部構造
アンテナに対する内部金属アセンブリの位置も製品性能に影響を与えます。例えば、ウェアラブルガジェットでは、バッテリーは一般的なアセンブリの主要な構成要素です。そのため、アンテナ設計において、その位置と機能を明確にする必要があります。
4.6 アンテナ重量
組み込み用アンテナというと、物理的な部品のことを指します。例えば、PCBの刻まれた部分や金属化されたケースのプラスチック部分などです。しかし、ほとんどの場合、これは1つのアンテナシステム部分を形成しています。残りの半分でメインシステムのグランドが構成されています。通常、これが主基板のグランドとなるため、アンテナが適切に振動できるように十分な重量を確保する必要があります。
4.7 回路の敏感性 EMI/RFI
ワイヤレスシステムは、送信機と受信機で構成されています。送信機は、隣接する回路に干渉することがあります。このため、受信機はローカル回路からの干渉を受けやすくなります。したがって、高いワイヤレス製品性能を実現するために、アンテナを敏感な回路に相対的に配置する必要があります。
5.チップアンテナVs.PCBアンテナ。テスト時のアンテナ周波数デチューニングの課題
基板レイアウトはアンテナ性能に大きな影響を与えるため、システム性能を最大限に発揮するためには基板を調整する必要があります。適切な電気抵抗のマッチングにより、適切な帯域で全周波数帯域の伝送を実現することが肝要です。
トレースアンテナでは、アンテナの設計が基板設計に依存するため、チューニングを行い、最大限の性能を発揮させることは困難です。また、誘電体基板の誘電率が小さいため、設計変更、公差変更に弱くなります。このような場合、アンテナの性能を最大限に発揮させるためには、PCBを再スピンさせる必要があります。
セラミックアンテナでは、マッチングを変えることで、内蔵されたデチューニングに対応することができます。多くのエンジニアは、動作帯域幅のチューニングに関して最も柔軟性があるとして、Π型方式を好みます。
好みのマッチングネットワークを設計する際には、PCBテスト回路を見直すためにベクトルネットワークアナライザー（VNA）を使用することができます。さらに、VNA はアンテナ入力抵抗の確定にも役立ちます。Sパラメータ、VSWRバンドを求め、オンPCBセラミックアンテナの効率を得ることができます。
WellPCBは、セラミック・アンテナの最適化サービスを提供しています。当社のRF担当者は、最大限のパフォーマンスを発揮するために、最先端技術を駆使して、マッチングネットワークをお客様のお好みの抵抗値に調整します。整合は、製品の作業環境において、選択された帯域幅のアンテナ効率を高めることが重要です。また、当社の担当者は、PCBスペースを適切に使用するための設計レイアウトを評価します。
チップアンテナVs.PCBアンテナ比較の最終見解
チップアンテナとPCBアンテナの比較では、チップアンテナはPCBアンテナに比べ、人体や環境要因によるデチューニングが少なく、また、チップアンテナはPCBアンテナに比べ、より高いアンテナ間距離を確保することができます。2つのアンテナは、マルチラジオデバイスにおいて、より良いアンテナ間の遠隔性を提供し、最適なアンテナタイプを選択し、それに応じて実装する場合、PCBアンテナを凌駕します。
最終的に完全に実用化された製品では、OTA測定によるアンテナ性能のテストを行う必要があります。PCB アンテナでは、評価不良はコストと解決に困難が伴い、多数の基板の繰り返しを要求されます。チップアンテナは別部品なので、簡単に素早く改良できることを忘れないでください。アンテナ部分のみの変更で、チューニングの工夫やシステム性能のテストが可能です。チップアンテナVs PCBアンテナ比較ガイドが、あなたの組み込み設計に適したアンテナを選択するための一助となれば幸いです。
