蓝牙天线设计
WiFi蓝牙(A10192)天线设计指南
Fusca 2.4G SMD天线集成设计指南2009-6-8一、天线的封装二、天线的摆放1，尽量将天线摆放在PCB的角落，以便天线能有更宽的“可视角”，且尽量将天线沿着PCB 的短边沿摆放，这样可以让天线具有更宽的带宽；2，尽量将天线周边的器件摆放限制在30度入射范围内，以尽可能避免遮蔽；小体积的电阻电容等距离天线边缘的间距建议不小于2mm、更大体积的器件距离天线边缘的间距建议不小于5mm、潜在的噪声源器件建议尽量远离天线；另外，天线周边地平面边缘距离天线应改也不小于2mm；三、天线的电路根据与天线搭配的RF芯片的不同，在天线和RF芯片之间可能的电路有：1) 直接连接；2) 一个隔直电容；3) 一个巴伦电路；4) 一个LC低通滤波器；5) 额外的与芯片相关的电路（用于偏置或控制等）；6) 以上情况的组合；7) 阻抗匹配电路（通常匹配阻抗为50欧）；对于传输线的阻抗匹配，通常采用L-C PI型网络的形式（L串联、C并联），这种LC阻抗匹配也能起到低通滤波的作用，以过滤掉其他芯片或从空间辐射来的带外噪声。
四、天线的Layout1，天线和射频芯片之间的连线可以是微带线，也可以是带地的混合型共平面波导线（hybrid co-planar waveguide with groundplane），后者比前者更为紧凑但是需要注意将表层和底层的地通过过孔连接起来；注：两种形式的传输线都可使用安捷伦公司的Appcad程序计算相应的传输线参数。
Appcad程序文件可从这里下载：/Soft/u-blox/appcad.rar1) 微带（Microstrip）传输线的计算〉〉选择左边Passive菜单栏下的Microstrip类型传输线：〉〉根据待传输线号的中心频率、使用的PCB板材、铺铜厚度、传输线到邻近接地层的垂直高度等参数，再结合可调整的传输线宽度，反复计算并调整，直至计算得到的Z0阻抗数值接近50欧姆的理想阻抗：2) 带地的共平面波导（Co-Planar Waveguide with Groundplane）传输线的计算〉〉选择左边Passive菜单栏下的Coplanar Waveguide类型传输线：〉〉选择传输线下方是否带地并根据待传输线号的中心频率、使用的PCB板材、铺铜厚度、传输线到邻近接地层的垂直高度等参数，再结合可调整的传输线宽度、传输线到表层邻近地的间隙，反复计算并调整，直至计算得到的Z0阻抗数值接近50欧姆的理想阻抗：2，到天线馈点的馈线上方不应有任何的其他天线；3，到天线馈点的馈线应从馈点焊盘所处的方向进入馈点，而不应从反面或其他防线绕线进入；4，从馈点到射频芯片的传输线走线尽可能短，以减小线损；五、防静电处理Fusca天线内部有接地处理，因而用手指接触天线的话不会让射频芯片受到静电损害。
蓝牙天线pcb设计尺寸标准
蓝牙天线pcb设计尺寸标准
蓝牙天线的PCB设计尺寸标准因具体的设计要求和天线的类型而异。
1. 偶极天线：易于实现较大的增益和较小的反射损耗，但其电长度一般都是波长的1/2。
工作在的蓝牙天线需有约60mm长，但这种长度的天线显然不适合手机、蓝牙耳机等终端设备。
2. PIFA天线：属于单极子天线，其反射损耗对地板大小比较敏感，远场辐射不均匀，难以满足手机、蓝牙耳机等终端设备对天线的全向辐射要求。
3. 陶瓷天线：普遍增益较小。
蓝牙PCB天线通常采用微带线的设计，尺寸通常在到2mm之间，可以根据设计要求进行调整。
以上内容仅供参考，建议咨询专业人士获取更准确的信息。
一种小型化蓝牙印刷天线的设计
一种小型化蓝牙印刷天线的设计中心议题*提出了一种小型化蓝牙印刷天线*给出了具体设计及实现解决方案*降低电磁波在介质中传播的波长*将偶极天线的两个振子固定在介质基板上随着通信技术的发展,短距离无线通信以其快速、便捷的优势,成为了室内通信中不可替代的通信手段。
蓝牙(Bluetooth)是一种能够支持短距离无线通信的无线电技术,现已广泛应用于移动电话、便携式电脑等设备中,普遍接受它的工作频段为2.4GHz—2.484GHz。
天线作为通信系统中重要的能量转换部件,承担着信号的发射、接收任务,而其工作频段又与其物理尺寸直接相关,大尺寸的天线往往占据了一个系统的主要空间,影响系统小型化。
目前的蓝牙天线,尺寸都比较大，开展蓝牙天线的小型化研究,降低蓝牙系统的整体尺寸,是十分必要的。
常见的蓝牙天线主要分为偶极天线、PIFA天线和陶瓷天线三种。
PIFA 天线属于单极子天线,它的反射损耗对地板大小比较敏感,同时,其远场辐射不均匀,难以满足手机、蓝牙耳机等终端设备对天线的全向辐射要求;陶瓷天线普遍增益较小;偶极天线易于实现较大的增益和较小的反射损耗,但其电长度一般都是波长的1/2。
按此计算工作在2. 45GHz的蓝牙天线需有约60mm长,而普通手机的大小一般是110mm ×40mm,蓝牙USB设备的大小一般是50mm×16mm甚至更小,蓝牙耳机的尺寸一般是33mm×10mm。
如此长的天线尺寸显然占据了手机、蓝牙耳机等终端设备巨大的设计空间,不利于系统的小型化。
本文设计的蓝牙天线,是基于印刷偶极天线的模式,天线印刷在FR—4介质板上,采用曲流技术,具有尺寸小、全向辐射等优点。
1蓝牙天线的设计曲流技术是一种常见的天线小型化技术,通过弯折实现曲流,可以有效减小天线的物理尺寸。
弯折也会造成天线的增益等性能的降低,因此,在弯折时各段金属线的间距,弯折的各段金属线的长度的选取就成为能否在最小限度的降低天线性能的同时实现小型化的重要因素。
蓝牙模块简介和天线设计
图11.尽可能远离其它干扰源或易受干扰对象。
以手机为例，蓝牙模块尽量远离电源模块和2G/3G模块，相应的也要远离模块。
2.蓝牙天线尽量靠近产品的边缘，有利于射频信号的发图2以图2为例，在PCB设计上有几点值得注意的地方：1.Filter和蓝牙IC的位置越近越好，而且Filter和蓝牙IC的RF Port是对称的。
2.Filter，以及Filter到Antenna的走线都是需要用GND包裹的，而且在GND上尽可能的多打一些Thru Hole或者Via Hole（最少2排）。
3.三段走线（蓝牙IC到Filter，Filter到Antenna，Antenna）的宽度是不一样的，一般来说第一段在0.15~0.2，第二段在0.2~0.3，第三段在0.45-0.5（单位mm）。
第二段走线对应的区域Layer2是不能有走线或者GND的，Layer3则是需要有GND的。
Antenna区域每层都是不能有走线或者GND的。
4.Antenna的区域尽可能的大，而且走线要靠近PCB的边缘。
5.LPF和Antenna（C-chip）根据VSWR和TIS/TRP等测试来调整。
总之，蓝牙模块的设计和其它设计一样，需要研发人员在掌握基本原理上，通过反复的测试和调整来积累经验。
最后才可能在最短的时间内设计出性能良好，低成本的产品。
参考文献：消费电子1404-5.indd 92专注于微波、射频、天线设计人才的培养易迪拓培训网址：如 何 学 习 天 线 设 计天线设计理论晦涩高深，让许多工程师望而却步，然而实际工程或实际工作中在设计天线时却很少用到这些高深晦涩的理论。
实际上，我们只需要懂得最基本的天线和射频基础知识，借助于HFSS、CST软件或者测试仪器就可以设计出工作性能良好的各类天线。
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蓝牙天线设计资料
1. 简介
该文档是上海慧翰信息技术有限公司推出的蓝牙模块的硬件设计经验总结，适用于本公司的各个型号模块的硬件设计参考，敬请按型号区分要点。
如有何问题，请直接与本公司的工程师联系，您将会得到更详细的说明。
2. 天线设计
2.1 PIFA天线设计
该天线设计适用于FLC-BTMDC705及FLC-BTMDC732模块的设计。
2.1.1 尺寸要求
该天线是经过调频特性的理论计算得出的尺寸大小，并经过实际设计验证的经验值，跟板材及环境都有关系。
按如下规格设计最远距离（无遮挡）可达20米。
图 1
2.1.2 布线要求
首先，建议将天线按尺寸设计成元件封装，方便摆放及后续项目设计，并可以防止拖动造成尺寸大小变化，而来回修改。
其次，该天线是与地线连接的，天线有效部分的周围及其下层（即
背面）不应用有元器、布线，更不应该铺铜，否则影响信号发射和接收，甚至无法正常工作。
第
三，该天线的接地点要求大面积接地，并多打过孔。
第四，该天线要求设计在PCB板的板边，尽量朝前面板，并要求周围避开铁质结构件。
2.1.3 板材要求
板材请选用：FR4，介电常数为 4.2
2.2 外引天线设计
请断开PIFA天线的连接电路，并用10pF的电容连接外引天线。
外引天线的线材要求采用
50欧高频屏敝电缆，并在尾部去掉3CM长的屏敝层。
线头的中间信号线焊接在天线输出端，而
屏敝铁线也应该焊在就近地线位置，该天线尾部应放置于前面板靠前位置或者引至铁壳之外。
倒F天线设计
蓝牙的倒F型天线设计引言蓝牙是一种支持设备短距离通信(一般是1Om之内)的无线电技术，能在设备之间进行无线信息交换，其工作频段是2.4～2.483 GHz的全球通信自由频段，目前已广泛应用在移动通信设备中。
天线是蓝牙无线系统中用来传送与接收电磁波能量的重要必备组件。
由于目前技术尚无法将天线整合至半导体芯片中，故在蓝牙模块里除了核心的系统芯片外，天线是另一个影响蓝牙模块传输特性的关键性组件。
本文给出了一款倒F型天线的设计，该天线尺寸小，设计简约，制造成本低，工作效率高，适用于蓝牙系统应用。
1 天线设计倒F型天线是上世纪末发展起来的一种天线，具有结构简单、重量轻、可共形、制造成本低、辐射效率高、容易实现多频段工作等独特优点，因此，近几年来，倒F型天线得到了广泛的应用研究和发展。
倒F天线是在倒L天线abc的垂直元末端加上一个倒L结构edb构成。
它使用附加的edb结构来调整天线和馈电同轴线的匹配。
该天线具有低轮廓结构，辐射场具有水平和垂直两种极化，另外由于结构紧凑而且具有等方向辐射特性，同时其良好的接地设计可以有效提高天线的工作效率。
图1所示是典型的倒F 型天线结构图，该天线可以看作是e端短路，a端开路的谐振器，所以，a端电压最大，电流为零，e端电压为零，电流最大。
由于倒F天线的结构中包含了接地的金属面，可以降低对射频模块中接地金属面的敏感度，因此非常适合用于片上系统。
另外，由于倒F天线只需利用金属导体配合适当的馈线来调整天线短路端到接地面的位置，因而制作成本较低，可以直接与PCB电路板焊接在一起。
图2所示为倒F型天线在电路板上的布置图。
倒F型天线在电路板上的布置图2 测量基本原理图3所示是一个网络分析仪的原理框图。
在对倒F天线进行测量时，先由仪器发出扫频信号，并将该信号通过输出口送到被测设备，当信号通过设备后，再送回网络分析仪。
网络分析仪的原理框图由于待测设备的输入阻抗与网络分析仪的输出阻抗不可能理想匹配，因而必然会发射一部分信号。
KT6368A蓝牙芯片的天线注意事项_倒F型-蛇形_陶瓷天线的区别
一、简介KT6368A蓝牙芯片的天线，其实要求并不高，那是因为RF射频已经算是非常非常成熟的技术了，所以不能用老的眼光去看待目前的RF芯片1、即使KT6368A的天线脚，啥也不接，直接引出一根导线，都可以达到10M的样子2、我们的资料包里面也提供了参考的天线封装，以及参考设计3、如果板子的空间不允许放天线，那么可以设计蛇形天线，没什么问题。
==》注意，这些都是距离保持在15米的设计，当然设计要求30米以外的效果，那就不支持了。
单反样品测试好了，批量就不会有什么问题==》BLE技术，其实对外的辐射是很小很小的，因为毕竟功率摆在那里==》对于距离要求高一点，反而更应该注意晶振的匹配度，这个其他文档有描述二、详细描述2.1硬件PCBlayout注意点1、主控芯片上所有退耦电容都必须尽量靠近芯片管脚放置，退耦电容地的回路尽量短2、优先考虑蓝牙天线的摆放位置，RF天线必须靠近板边（某些结构可能做不到，但必须找一空旷的区域）。
蓝牙天线匹配电路必须靠近RF引脚放置，天线走线尽量短。
蓝牙天线的铺地，以发给天线封装里面外框黄线为基准，天线左右两边空间允许的情况下，尽量宽点。
如上图。
3、24M晶振必须靠近芯片的时钟管脚（BTOSCO和BTOSCI）放置。
24M晶振走线必须做立体包地，远离干扰源，走线时不要与其他数据线并行走线。
类型详细说明天线1--倒F型1、距离有要求的，尽量按照这个去设计天线，资料包里面都提供了参考，直接复制粘贴即可2、天线一定要靠板边，远离金属3、适用于板子的空间够大的应用场景天线2-陶瓷天线增加成本，网上很多，性能好这种只适合于，客户的板子大小严重受限，并且对蓝牙的性能有一定的要求。
如果要求高，建议使用陶瓷天线1、参考例子1---单极型天线--也叫蛇形天线如上图，天线就是自己随意画的，都已经批量生产很多了。
当然蛇形天线，设计的时候就需要根据自己的板子情况，注意线长、线宽、间距等等参数。
没有什么标准四、总结当然一切的一切，就是我们是数据蓝牙，不是用来放音乐的，所以在RF这块要求是很低的，毕竟数据量摆在那里，相比较放音乐的蓝牙芯片，蓝牙数据芯片数据量太小了所以天线的设计，不用想的那么神秘天线的原则如下：板子空间够大，就用我们给出的倒F型天线，成本要求不高就用陶瓷天线，板子空间小，并且成本要求高就用蛇形天线如果对于距离要求很高，这个就必须上陶瓷天线，供应商自己网上找，很好找，我们不提供这一块的服务。
蓝牙天线设计
引言蓝牙是一种支持设备短距离通信(一般是1Om之内)的无线电技术，能在设备之间进行无线信息交换，其工作频段是2.4～2.483 GHz的全球通信自由频段，目前已广泛应用在移动通信设备中。
天线是蓝牙无线系统中用来传送与接收电磁波能量的重要必备组件。
由于目前技术尚无法将天线整合至半导体芯片中，故在蓝牙模块里除了核心的系统芯片外，天线是另一个影响蓝牙模块传输特性的关键性组件。
本文给出了一款倒F型天线的设计，该天线尺寸小，设计简约，制造成本低，工作效率高，适用于蓝牙系统应用。
1 天线设计倒F型天线是上世纪末发展起来的一种天线，具有结构简单、重量轻、可共形、制造成本低、辐射效率高、容易实现多频段工作等独特优点，因此，近几年来，倒F型天线得到了广泛的应用研究和发展。
倒F天线是在倒L天线abc的垂直元末端加上一个倒L结构edb构成。
它使用附加的edb结构来调整天线和馈电同轴线的匹配。
该天线具有低轮廓结构，辐射场具有水平和垂直两种极化，另外由于结构紧凑而且具有等方向辐射特性，同时其良好的接地设计可以有效提高天线的工作效率。
图1所示是典型的倒F型天线结构图，该天线可以看作是e端短路，a端开路的谐振器，所以，a端电压最大，电流为零，e端电压为零，电流最大。
由于倒F天线的结构中包含了接地的金属面，可以降低对射频模块中接地金属面的敏感度，因此非常适合用于片上系统。
另外，由于倒F天线只需利用金属导体配合适当的馈线来调整天线短路端到接地面的位置，因而制作成本较低，可以直接与PCB电路板焊接在一起。
图2所示为倒F型天线在电路板上的布置图。
倒F型天线在电路板上的布置图2 测量基本原理图3所示是一个网络分析仪的原理框图。
在对倒F天线进行测量时，先由仪器发出扫频信号，并将该信号通过输出口送到被测设备，当信号通过设备后，再送回网络分析仪。
网络分析仪的原理框图由于待测设备的输入阻抗与网络分析仪的输出阻抗不可能理想匹配，因而必然会发射一部分信号。
蓝牙天线_精品文档
蓝牙天线摘要：蓝牙技术是一种用于无线通信的短距离技术，广泛应用于智能手机、电脑和其他电子设备中。
蓝牙天线是实现蓝牙通信的关键组件之一，它的设计和性能对蓝牙设备的通信质量和传输距离具有重要影响。
本文将介绍蓝牙天线的原理、种类和性能参数，并探讨如何选择和优化蓝牙天线以满足不同应用需求。
1. 引言蓝牙技术是一种无线通信技术，使用2.4 GHz ISM频段的无线电波进行短距离通信。
它具有低功耗、低成本和简化的特点，广泛应用于智能手机、音频设备、电脑配件和家庭自动化等领域。
蓝牙设备之间的通信主要依赖于蓝牙模块和蓝牙天线。
蓝牙天线作为蓝牙模块的关键组件之一，在通信质量和传输距离方面起着至关重要的作用。
2. 蓝牙天线的原理蓝牙天线基于天线工程的原理和技术，主要用于接收和发送无线信号。
它由导体制成，可将电信号转化为无线电波，并将收到的无线电波转化为电信号。
蓝牙天线如何工作取决于它的设计和构造。
常见的蓝牙天线设计包括片状天线、贴片天线、螺旋天线和PCB天线等。
片状天线是一种薄片形状的天线，常用于手机和其他紧凑型设备中。
贴片天线是一种贴在PCB上的天线，适用于电子设备的集成设计。
螺旋天线是一种绕线形状的天线，具有较高的增益和传输距离。
PCB天线指的是直接印制在PCB上的天线，可实现更好的性能和集成度。
3. 蓝牙天线的种类根据应用需求和尺寸限制，蓝牙天线可以分为内部天线和外部天线。
内部天线是直接集成在设备内部的一种天线，常见于智能手机、平板电脑和电脑等设备中。
由于空间限制，内部天线往往较小且性能受限。
外部天线是通过天线接口连接到设备外部的一种天线，常用于特定应用场景或需要更好性能的设备中。
外部天线可以根据需求选择不同类型的天线，如螺旋天线、饰品天线等。
4. 蓝牙天线的性能参数蓝牙天线的性能参数可以通过以下几个指标来评估和比较：4.1 增益：增益是衡量天线能量辐射和接收能力的重要指标。
增益越高，天线的辐射和接收范围越广。
一款小型蓝牙天线的设计与应用概要
一款小型蓝牙天线的设计与应用摘要：根据传统天线原理，设计一种小型蓝牙印制天线，尺寸只有10mm×5mm，设计简单，零成本，高效率，已经在蓝牙产品-Samsung 3D眼镜中得到使用。
关键词：蓝牙；印制天线中图分类号：TN828.6 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0310054－01蓝牙是一种支持设备短距离通信的无线技术，能在包括无线耳机、笔记本电脑、游戏机等众多设备之间进行无线信息交换，工作频段是工业、科研、医疗（2.4-2.83GHz）全球通信自由频段，目前已经广泛应用在移动通信设备中。
天线是蓝牙无线系统中用来传送电磁波的重要器件，目前尚无法整合到半导体芯片中。
在蓝牙产品中，蓝牙天线的尺寸和性能决定了整个蓝牙模块的尺寸和性能。
随着移动通信的发展，个人移动设备趋于小型化和轻薄化，为了适应这一发展，蓝牙天线的尺寸有了严格的要求。
单极子天线尺寸过大，不适应于移动通信设备中。
传统的PIFA天线虽然尺寸很小，但相对于快速小型化的移动通信产品而言还是尺寸过大。
本文根据蓝牙天线的原理，设计了一款新颖的印制天线，尺寸只有10mm×5mm，设计简单、无成本，工作效率高，适用于蓝牙系统。
1 天线参数采用FR4板材印制，覆铜1OZ（0.035mm），PCB厚度0.8mm，天线形状如下：通过阻抗匹配，天线的驻波比VSWR＜2，中心阻抗接近50 Ohm，回波损耗10dB以下带宽为100MHz，可完全覆盖蓝牙工作的ISM频段：2402MHz～2480GHz.4 微波暗室OTA测试仿真和阻抗匹配可以测试天线的基本参数，但天线的关键参数增益（Gain）、效率、场型需要在OTA暗室进行，测试结果如图4所示：蓝牙2402-2480MHz频段3个频点，增益均大于1dBi，效率也达到50%以上，完全可以满足天线的性能需求。
在实际产品应用中，此款天线应用在博通（Broadcom）方案3D眼镜中，通过发射器与3D TV相连，通过实际拉距测试，此产品的传输距离最远可达30m.5 结论通过上述仿真及测试结果可知，此小型蓝牙天线符合产品要求。
基于HFSS的蓝牙阵列天线的设计—毕业设计
吉林农业大学本科毕业设计题目名称：基于HFSS的蓝牙微带阵列天线设计院系：信息技术学院专业年级：电子信息科学与技术2班目录基于HFSS的蓝牙微带阵列天线设计 (I)1 前言 (1)1.1 蓝牙的定义 (1)1.2 微带天线的定义 (3)1.3 微带天线的发展 (3)1.5 HFSS仿真软件的介绍 (4)1.6 微波的定义 (6)2 天线的基本理论 (6)2.1 天线的方向图 (6)2.2天线的辐射强度 (8)2.3天线的方向性系数 (8)2.4 天线的效率 (9)2.5 天线的增益 (9)2.6 天线的输入阻抗 (10)2.7 天线的极化 (10)3 微波的基本概念 (12)4 微带天线的基本理论 (13)4.1 微带天线的辐射机理 (13)4.2 微带辐射贴片尺寸估算 (14)5 阵列天线的基本理论 (16)5.1 阵列天线的发展 (16)5.2 阵列天线的分类 (16)5.3 阵列天线的基本原理 (16)5.4 直线阵列天线的基本原理 (17)6 微带阵列天线的设计 (20)6.1 微带阵列天线单元的设计 (20)6.1.1 辐射贴片单元的尺寸 (20)6.1.2 辐射贴片单元的阻抗匹配 (20)6.1.3 微带线的尺寸 (22)6.2 微带阵列天线的整体设计 (23)II6.2.2 阵列天线馈电网络的设计 (24)6.2.3 阵列天线的软件建模 (26)7 微带阵列天线的软件仿真 (27)7.1 天线的仿真数据 (27)7.2 天线的仿真结果分析 (29)8 结论 (33)参考文献 (33)致谢 (34)基于HFSS的蓝牙微带阵列天线设计姓名：杨桦专业：电子信息科学与技术指导教师：顾洪军摘要：随着科技和经济的快速发展，大量的天线被应用到太空科技、航海和移动通讯等领域，例如：小型化天线、多功能天线和多种实用性天线。
蓝牙是信息时代最具代表性的技术之一，主要应用于短距离无线通信。
蓝牙技术已经被广泛应用于多种通信领域。
面向服务的蓝牙多天线系统研究与设计的开题报告
面向服务的蓝牙多天线系统研究与设计的开题报告
一、研究背景
随着无线通信技术的不断发展，蓝牙作为一种短距离无线通信技术
已经应用广泛。
目前的蓝牙设备通常只集成了一根天线，这限制了其通
信距离和性能。
因此，研究多天线系统的蓝牙通信技术是一个重要的研
究方向。
二、研究目的
本研究旨在设计一种面向服务的蓝牙多天线系统，提高蓝牙通信的
距离和性能，满足现有服务的需求。
三、研究内容与步骤
1. 蓝牙多天线系统的设计：本研究将分析现有的蓝牙多天线系统的
设计方案，并参考相关文献进行改进，设计适用于现有服务需求的蓝牙
多天线系统。
2. 天线设计：本研究将研究不同的天线类型，并进行选型及性能评估。
将采用PCB天线设计及仿真软件进行天线设计，并制作实物进行测试。
3. 系统集成：本研究将实现蓝牙多天线系统的硬件和软件集成，进
行系统调试和功能测试。
4. 性能评估：本研究将测试并对蓝牙多天线系统的通信距离、传输
速率、信噪比等性能指标进行评估。
四、研究意义
面向服务的蓝牙多天线系统是将蓝牙通信技术与服务进行结合的一
项重要工作。
它可以提高蓝牙通信的距离和性能，满足现有服务的需求，具有重要的研究意义。
五、预期成果
本研究的预期成果是设计出一种面向服务的蓝牙多天线系统，并完成硬件和软件的集成，达到良好的通信距离和性能指标，并撰写相关论文发表在相关学术刊物中。
四大蓝牙天线设计方式
四大蓝牙天线设计方式
一直以来，无论是智能手机，还是笔记本电脑，亦或是平板电脑，蓝牙都是智能设备的标配。
随着移动互联网的发展，现在涌现出大量的智能可穿戴设备，而支撑这些应用的发展不仅需要移动软件支持，同样也需要无线传感技术的支持，蓝牙依然是无线连接的首选通信方式。
蓝牙技术，就是这中间最重要的一环。
不仅要求通讯灵敏度，还需要小型化，更需要低功耗，更重要的是要低成本。
Bluetooth 4.0版本的出现，解决了这些问题，它包含Bluetooth Smart（低功耗）功能，具有以下特点：
1）能耗低
2）成本低
3）标准纽扣电池能让设备运行数年
4）多供应商互操作性
5）增强射程
在硬件设计中，天线设计是比较有讲究，常用的低成本设计方式是PCB板载天线设计方式，但PCB板载天线在实际中应该如何设计，才能达到很好的收发效果呢？以下有四种蓝牙天线设计可供参考。
蓝牙天线设计之倒F型天线
倒F型天线的天线体可以为线状或者片状，当使用介电常数较高的绝缘材料时还可以缩小蓝牙天线尺寸。
作为板载天线的一种，倒F型天线设计成本低但增加了一定体积，在实际应用中是最常见的一种。
天线一般放置在PCB顶层，铺地一般放在顶层并位于天线附近，但天线周围务必不能放置地，周围应是净空区。
如下图：
图1：倒F型天线设计示意图
蓝牙天线设计之曲流型天线设计。
单天线WIFI蓝牙方案
单天线WIFI蓝牙方案
WiLink 1835模块天线设计这一参考设计在单一电路板上结合了WiLink 8模块的功能和内置天线，其实施方式与接受认证时的方式相同。
借助此模块，客户就能通过家庭自动化和物联网(利用WiLink 1835模块上提供的Wi-Fi和蓝牙/蓝牙低功耗功能)等嵌入式应用评估模块性能。
此天线设计通过采用与模块接受认证测试时相同的布局来充分利用认证，让客户能在创建应用时避免重复认证。
特性
集成式FCC、ETSI和TELEC认证模块
电路板的模块实施方式采用与认证时相同的天线布局
无需重新认证即可在应用中使用
单一模块电路板上有WLAN、蓝牙4.1、BLE单天线共存
WLAN 2.4 GHz SISO(20和40 MHz通道)和2.4 GHz MIMO(20 MHz 通道)功能
此电路板包含带有预认证模块的内置天线并且包含用户指南以
及入门所需的软硬件。
2.4Ghz蓝牙和wifi天线设计-HFSS
HFSS —2.4Ghz蓝牙和wifi天线设计wang161x2018-11-25 11:46:035270收藏 18分类专栏：HFSS版权PCB天线的发展演变———-单极子天线半波偶极子天线单向偶极子天线（鞭状天线、倒L天线）方向性：2.15dB 方向性：2.15dB+3dB输入阻抗：73.2欧姆输入阻抗：37.6欧姆倒F天线：由倒L天线演变而来，为了解决倒L天线没有参数调节输入端的输入阻抗。
发展思路：倒L天线输入端电流最大，电压最小。
而末端电流最小（0），电压最大。
根据阻抗定义：R=V/I，输入端输入阻抗小，输出端输入阻抗大，可见天线的输入阻抗是逐渐增大的，即总有一点满足输入阻抗的值为50欧姆，这样就可以满足标准的50欧姆阻抗，可以调节馈点位置，来调节输入阻抗。
为了减小天线尺寸，可采用蛇形天线设计天线应该考虑的问题：1.天线工作频率的决定因素是天线的长度。
天线长度介于1/4介质波长和1/4自由空间波长之间2.PCB板材（通常都是FR4，Er=4.4）3.PCB板厚4.PCB 板参考地平面的尺寸5.天线走线的宽度。
6.天线位置7.外壳HFSS设计环境软件版本HFSS v 15.0求解类型（solution type）Driven Terminal激励类型Lumped port背景边界条件Radiation2.4Ghz蓝牙和wifi天线设计工作频率Bluetooth/wifi工作于2.4Ghz1SM中心频率取2.45Ghz PCB板信息介质材料：FR4 Er=4.4板厚：1mm天线走线宽度：1.6mmPCB板尺寸：65mm×40mm参考地大小：40mm×40mm天线长度：2.45Ghz时1/4各自由空间波长：30.6mm1/4个FR4介质波长：14.8mm取二者中间值22.7mm 其中垂直长度8mm，水平长度14.7mm创建参数化模型便于参数扫描分析分析天线长度和谐振频率找出天线工作于2.45Ghz对应的准确长度分析PCB相关参数变化，对天线性能的影响1.分析PCB 板厚对天线性能的影响2.分析地平面大小对天线性能的影响3.分析天线线宽对天线性能的影响4.分析天线总长度对天线性能的影响，垂直长度和水平长度变化对天线性能的影响HFSS实操打开hfss软件插入一个hfss设计对于PCB天线来说，我们最好使用终端驱动求解类型，所以将求解类型设置为终端求解类型HFSS→Solution Type→Driven Terminal接下来就是创建PCB天线的模型，在创建模型之前，首先设置一下长度单位，当前系统默认的长度单位是mm，所以可以不用修改，如果不是可以从Modeler→Units→Select Units（mm）定义一系列的设计变量Hfss→design properties→Add 此处添加一个变量H—Sub来表示PCB班的厚度W：天线走线宽度H：天线在垂直方向上的长度L：天线在水平方向上的长度Gnd_x:参考地的长度Gnd_y:参考地的宽度如下Add以下变量创建天线模型首先创建PCB板的介质层：单击创建长方形的快捷方式，创建一个任意大小的长方体。
蓝牙天线设计
蓝牙天线设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：ﻩ蓝牙天线设计目前最常见的蓝牙天线有偶极天线（dipole anｔennａ）,倒Ｆ型天线(planar ｉnveｒted F aｎterｎｎa)、曲流线型天线（meaｎder lｉne antenna）、微小型陶瓷天线(ceｒamic aｎtenna)、液晶聚合体天线（lcｐ)和棒状天线(2.4Ｇ频率专用)等。
由于这些具有近似全向性的辐射场型以及结构简单、制作成本低的优点，所以非常适合嵌入蓝牙技术装置使用。
下面主要介绍 4 种天线的设计方法。
1、倒F 型天线倒F型天线是由于其结构与倒置的英文字母 F 相似而得名。
如下图 1 所示。
其中（Ｌ+Ｈ)只有四分之一波长,而且在其结构中已经包含有接触地金属面,可以降低对模块中接地金属米难的敏感度,所以非常适合用在蓝牙模块装置中。
另外一方面,由于倒 F 型天线只需要利用金属导体配合适当的馈线及天线短路到接地面的位置,故其制作成本低,而且可以直接与pcb电路板焊接在一起,一体化设计。
倒 F 型天线的天线体可以为线状或者片状,若以金属片制作则可以为ＳMD(sｕerfaｃe-mounｔde device）组件焊接在电路板上达到隐藏天线的目的。
此时为了支撑金属片不与接地金属面产生短路,通常会在金属片与接地面之间加入绝缘介质。
当使用介电常数较高的绝缘材料还可以缩小蓝牙天线尺寸。
图 2 给出了倒 F 型天线的pｃｂ设计封装参数。
作为板载天线的一种，倒 F 型天线设计成本低但是增加了一定的体积，但是实际应用中是最长见一的一种。
倒Ｆ型天线是1/4 波长天线,除去其天线接入点外,其外轮廓为L 形状。
图 2 中蓝牙天线接入点与蓝牙芯片的天线引脚相连接，外轮廓Ｌ型短边接地,天线接入点介于地和天线开放端之间。
板载F型天线一般放在pcb 顶层，铺地一般放在顶层并位于天线附近，但天线周围务必不能放置地，周围应是净空区。
低功耗蓝牙模块四大板载天线PCB设计方式
图 2：曲流型天线设计示意图 1
图 3：曲流型天线设计示意图 2
注：天线长度计算公式： 天线的长度（米）=（300/f）*0.25*0.96 其中 f 表示频率（MHz），0.96 为波长缩短率 蓝牙天线长度约为 300/2.4G*0.25*0.96 大约为 31mm
蓝牙天线设计之陶瓷天线设计： 陶瓷天线是另外一种适合于蓝牙装置使用的小型化天线。陶瓷天线的种类分为块状陶瓷天线和多层陶瓷天 线。由于陶瓷本身介电常数较 PCB 电路板高，所以使用陶瓷天线能有效缩小天线尺寸，在介电损耗方面， 陶瓷介质也比 PCB 电路板的介电损失小，所以非常适合低耗电率的的蓝牙模块中使用。在 PCB 设计时，天 线周围要净空就可以了，特别注意不能敷铜。如下图：
图 4：陶瓷天线设计示意图
蓝牙天线设计之 2.4G 棒状天线设计： 2.4G 棒状蓝牙天线体积大，但传输距离要强于其他天线。在 PCB 设计时，天线周围也和上述的三种天线设 计一样意图
关于蓝牙天线设计的其它相关注意点： 1）天线的信号（频率大于 400MHz 以上）容易受到衰减，因此天线与附近的地的距离至少要大于三倍的线 宽。 2）对于微带线与带状线来说，特征阻抗与板层的厚度、线宽、过孔以及板材的介电常数相关。 3）过孔会产生寄生电感，高频信号对此会产生非常大的衰减，所以走射频线的时候尽量不要有过孔。
Bluetooth 4.0 版本的出现，解决了这些问题，它包含 Bluetooth Smart（低功耗）功能，具有以下特点： 1）能耗低 2）成本低 3）标准纽扣电池能让设备运行数年 4）多供应商互操作性 5）增强射程
在硬件设计中，天线设计是比较有讲究，常用的低成本设计方式是 PCB 板载天线设计方式，但 PCB 板载天 线在实际中应该如何设计，才能达到很好的收发效果呢？下面跟随蓝牙模块厂家云里物里一起来看下，以 下有四种蓝牙天线设计可供参考： 蓝牙天线设计之倒 F 型天线： 倒 F 型天线的天线体可以为线状或者片状，当使用介电常数较高的绝缘材料时还可以缩小蓝牙天线尺寸。 作为板载天线的一种，倒 F 型天线设计成本低但增加了一定体积，在实际应用中是最常见的一种。天线一 般放置在 PCB 顶层，铺地一般放在顶层并位于天线附近，但天线周围务必不能放置地，周围应是净空区。 如下图：
自制蓝牙天线最简单方法
自制蓝牙天线最简单方法说实话自制蓝牙天线这事，我一开始也是瞎摸索。
我试过好多材料，最开始我想啊，这天线得是个能传导信号的东西吧，就找了根铜丝。
我觉得这铜丝又细又长的，传导信号应该不错。
我就把铜丝绕啊绕，绕成了一个小圈圈，心里想着这应该就成了，结果呢，信号差得要命。
后来我一琢磨，肯定是没有考虑到蓝牙信号的频率之类的东西。
后来啊，我在网上看了些资料，有点恍然大悟的感觉。
我知道了蓝牙频率需要匹配一定的天线长度和形状。
我就又重新开始尝试，我找了根更粗一点的铜丝，这个粗铜丝嘛，就像是强壮的士兵一样，相比之前的细铜丝，传输信号的能力好像就强一点。
我按照算好的长度，把铜丝弯成了一个像是半拉哑铃的形状，就是中间有点弯曲，两边有点类似直杆。
可这时候又出现新问题了，连接到设备上后能搜索到的蓝牙设备很少而且信号也不稳定。
又失败了几次之后，我发现确实还有很多细节要注意。
比如说，天线和设备的连接地方那可不能马虎。
我一开始就是随便缠了缠，这就像建房子没有打好地基一样，肯定不行。
于是我把连接的部位用锡焊了一下，让它接触得更结实。
这次就好了很多，信号强度增强了不少，能搜索到的设备也变多了。
我还试过用金属片来做，就像厨房用的那种铝箔纸，把它剪成合适的形状，再稍微弯一弯。
这个也还可以，但是效果没有铜丝那么好。
我猜可能是因为铝箔纸的材质虽然也是金属，但是相对比较薄，不够结实，信号传输的稳定性就差一点。
还有啊，做完天线之后，放置的位置也很关键。
我把它放在一个金属盒子旁边的时候，信号就特别弱，感觉像是被什么东西挡住了，我就又换了个开阔点的位置，像是放在桌子中间，果然信号就好多了。
所以自制蓝牙天线呢，材料选择很重要，形状尺寸要合适，连接也要牢固，放置的位置也得注意，这几个方面都照顾到了，做出一个还不错的蓝牙天线也就不是那么难啦。
不过我这方法也可能不是最完美的，说不定还有更好的材料或者做法，我还得再继续探索探索。
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蓝牙天线设计
目前最常见的蓝牙天线有偶极天线（dipole antenna）,倒 F 型天线（planar inverted F anternna）、曲流线型天线（meander line antenna）、微小型陶瓷天线（ceramic antenna）、液晶聚合体天线（lcp）和棒状天线（2.4G 频率专用）等。
由于这些具有近似全向性的辐射场型以及结构简单、制作成本低的优点，所以非常适合嵌入蓝牙技术装置使用。
下面主要介绍 4 种天线的设计方法。
1、倒F 型天线
倒F型天线是由于其结构与倒置的英文字母 F 相似而得名。
如下
图 1 所示。
其中（L+H）只有四分之一波长，而且在其结构中已经包含有接触地金属面，可以降低对模块中接地金属米难的敏感度，所以非常适合用在蓝牙模块装置中。
另外一方面，由于倒 F 型天线只需要利用金属导体配合适当的馈线及天线短路到接地面的位置，故其制作成本低，而且可以直接与pcb电路板焊接在一起，一体化设计。
倒 F 型天线的天线体可以为线状或者片状，若以金属片制作则可以
为SMD（suerface-mountde device）组件焊接在电路板上达到隐藏天线的目的。
此时为了支撑金属片不与接地金属面产生短路，通常会在金属片与接地面之间加入绝缘介质。
当使用介电常数较高的绝缘材料还可以缩小蓝牙天线尺寸。
图 2 给出了倒 F 型天线的pcb设计封装参数。
作为板载天线的一种，倒 F 型天线设计成本低但是增加了一定的体积，但是实际应用中是最长见一的一种。
倒 F 型天线是1/4 波长天线，除去其天线接入点外，其外轮廓
为L 形状。
图 2 中蓝牙天线接入点与蓝牙芯片的天线引脚相连接，外轮廓L 型短边接地，天线接入点介于地和天线开放端之间。
板载F型天线一般放在pcb 顶层，铺地一般放在顶层并位于天线附近，但天线周围务必不能放置地，周围应是净空区。
图 3 给出了倒 F 型天线在PROTEL 中制作成板载天线的应用示范：
2、曲流型天线
曲流型天线的长度比较难确定。
长度一般比四分之一波长稍长，其长度由其几何拓扑
空间及敷地区决定。
曲流型天线一般是pcb 封装，即板载天线。
和倒F型一样一般放在pcb
顶层，铺地一般放在顶层并位于天线附近，但天线周围务必不能放置地，周围应是净空区。
其pcb 封装尺寸见下图4。
图 5 给出了倒 F 型天线在PROTEL 中制作成板载天线的应用示范：
3、陶瓷天线
陶瓷天线是另外一种适合于蓝牙装置使用的小型化天线。
陶瓷天线的种类分为块状陶瓷天线和多层陶瓷天线。
块状天线是使用高温将整块陶瓷体一次烧结完成后再将天线的金属部分印在陶瓷块的表面上。
多层天线烧制采用低温共烧的方式讲多层陶瓷迭压对位后再以高温烧结，所以天线的金属导体可以根据设计需要印在每一层陶瓷介质层上，如此一来可以有效缩小天线尺寸，并能达到隐藏天线目的。
由于陶瓷本身介电常数较pcb 电路板高，所以使用陶瓷天线能有效缩小天线尺寸，在介电损耗方面，陶瓷介质也比pcb 电路板的介电损失小，所以非常适合低耗电率的的蓝牙模块中使用。
陶瓷天线尺寸一般1210 封装相当，效果要强于板载天线。
使用亦比较方便，一般有ANT 接入脚和地脚，
在pcb 设计时，天线周围要净空就可以了，特别注意不能敷铜。
参考设计见下图6。
4、2.4G棒状天线
下图8 所示，为 2.4G 棒状蓝牙天线。
该天线体积大，但传输距离要强于其他天线。
图9中天线底座与蓝牙ANT 连接pcb 示范图，天线座周围为净空区。
便携式蓝牙设备的天线应该是全向性的。
设计优良的蓝牙天线将会有助于实现这个目标。
由于蓝牙ISM 频段其工作波长较短，对于传输截止或者传输路径中的障碍物或者导体所造成的能量损耗相对较高，故应考虑有墙壁，金属外壳甚至人体等电磁波障碍物的存在，所以蓝牙天线的增益也不能太小，同样的网络接入点的蓝牙天线由于需要在不考虑使用位置和方向的时候都能顺利的利用蓝牙来作短距离的传输，所以其天线增益势必要比便携式设备高许多。
另外从产品应用角度来看，天线对于周围接地金属面十分敏感，象电路板上的接地面或者是电路板上防止静电用的屏蔽金属片都会严重影响到天线辐射特性。
由上面所述可
知，若要确保蓝牙天线良好的工作特性以进一步提高蓝牙产品的传输质量，就必须要在设计电路的时候就将蓝牙天线的设计以及产品使用环境一并考虑，这样才可以增强后期产品应用的可靠性和稳定性。
2.4G倒F天线详细尺寸
3 Descrip TI on of the Inverted F Antenna Design Since the impedance of the Inverted F Antenna is matched directly to 50 ohm no external matching components are needed. 3.1 Implementa TI on of the Inverted F Antenna It is important to make an exact copy of the antenna dimensions to obtain op TI mum performance. The easiest approach to implement the antenna in a PCB CAD tool is to import the antenna layout from either a gerber or DXF file. Such files are included in CC2430DB reference design ［1］。
The gerber file is called “Inverted_F_Antenna.spl” and the DXF file is called “Inverted_F_Antenna.dxf”。
If the antenna is implemented on a PCB that is
wider than the antenna it is important to avoid placing components or having a ground plane close to the end points of the antenna. If the CAD tool being used doesn’t support import of gerber or DXF files， Figure 1 and Table 1 can be used.。