هل يمكن أن تكون هوائيات FPC بديلاً عن هوائيات SMD؟

“تستكشف هذه المقالة تصميم وتكامل هوائيات الدوائر المطبوعة المرنة (FPC) ، كبديل لهوائيات SMD التي يمكن أن تكون خيارًا مثيرًا للاهتمام لتصميمات مضمنة محددة.

“

تستكشف هذه المقالة تصميم وتكامل هوائيات الدوائر المطبوعة المرنة (FPC) ، كبديل لهوائيات SMD التي يمكن أن تكون خيارًا مثيرًا للاهتمام لتصميمات مضمنة محددة.

هوائيات FPC رفيعة ، عادةً 0.15 مم فقط ، وتتميز بأشرطة تقشير ومناطق لاصقة لتثبيتها في أجهزة إلكترونية صغيرة في تكوينات مختلفة (الشكل 1). أنها تأتي مع الكابلات والموصلات لتوصيلها بالغطاء السفلي أو علبة الأجهزة الإلكترونية للشركة المصنعة. FPC خفيف جدًا ، ربما أقل من 0.5 جرام.

1. هوائي FPC مع كابل وموصل I-PEX.

ميزة: لا توجد قضايا التأريض

تعمل FPCs بشكل مختلف عن رقائق هوائي جهاز التثبيت السطحي (SMD). يستخدم هوائي SMD المستوى الأرضي حيث يتم تثبيته للإشعاع ، ومبدأ عمله هو مبدأ المعاملة بالمثل. يستخدم الهوائي ثنائي القطب مشعاعين ، حيث يرتبط طول كل مشعاع بطول موجة التردد الذي يستخدمه الهوائي. تحتوي الهوائيات المضمنة على مشع ضمن نطاق كتلتها ، وتستخدم منطقة على لوحة الدوائر المطبوعة كنقطة توازن — غالبًا ما تسمى المستوى الأرضي.

عند استخدام هوائي SMD ، يرتبط طول المستوى الأرضي ارتباطًا مباشرًا بطول موجة الهوائي. يجب توفير الطول الصحيح لمستوى الأرض في التصميم حتى يعمل الهوائي ويعمل بكفاءة.

تختلف هوائيات FPC في هذا الصدد – فهي لا تحتاج إلى مستوى أرضي للإشعاع. إنها تتيح للمصممين حرية أكبر في وضع المكونات في دائرة في التصميم.

ومع ذلك ، من المهم أن تضع في اعتبارك أن الكبل المحوري أصبح جزءًا من الهوائي. لذلك ، يجب تصميم توجيه الكبل بعناية لإبقاء هذا الجزء من الهوائي بعيدًا عن المكونات التي قد تولد ضوضاء وتداخلًا.

مبدأ التنسيب

نظرًا لأن المستوى الأرضي ليس من الاعتبارات التصميمية لهوائيات FPC ، كما هو الحال مع هوائيات SMD أو الهوائيات الرقاقة ، فإن حجم ثنائي الفينيل متعدد الكلور المضيف ليس عاملاً. ومع ذلك ، لا يزال وضع هوائي FPC بحاجة إلى اتباع بعض القواعد الأساسية ، حيث أن معظم الهوائيات حساسة لبيئتها.

سوف يشع الهوائي في ستة اتجاهات مكانية (الشكل 2). من الناحية المثالية ، يجب أن يكون ما لا يقل عن ثلاثة إلى خمسة من هذه الاتجاهات خالية من العوائق ، مما سيسمح للهوائي بالعمل بكفاءة. بالنسبة للاتجاهات الأخرى التي بها عوائق في مسار الإشعاع ، يجب أن يظل هناك حد أدنى من الخلوص ، والذي سيتم تحديده في ورقة بيانات الشركة المصنعة للهوائي.

2. يوضح المثال المتكامل الهوائيات الموضوعة في أربعة اتجاهات مكانية بدون عوائق.

ما لم تكن المادة المستخدمة في صنع العلبة مملوءة بالزجاج ، أو مطلية بطلاء معدني ، فلن يُنشئ الغلاف البلاستيكي للجهاز أي درع. غالبًا ما تكون الأشياء والمكونات المعدنية مثل كبلات البيانات ولوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) القريبة من هوائي FPC هي الجناة في منع الإشارة.

تحديد المواقع من FPC

سيحدد شكل الجهاز الاتجاه المثالي لـ FPC بالنسبة إلى ثنائي الفينيل متعدد الكلور المضيف. يعتمد موقع الهوائي بالنسبة لثنائي الفينيل متعدد الكلور على قرب الأرض (الشكل 3).

3. يوضح الشكل ثلاثة تكوينات مشتركة من FPCs على ثنائي الفينيل متعدد الكلور المضيف.

بغض النظر عن الخيار الذي يتم اختياره ، تصبح المسافة (د) بعدًا حاسمًا في التصميم. سيتم تحديد ذلك في ورقة بيانات الشركة المصنعة للهوائي.

حالة تكامل الجهاز

يبين الشكل 4 مثالاً متكاملاً لهوائي FPC. توجد المكونات الرئيسية للجهاز داخل السكن. تم الالتصاق بـ FPC داخل العلبة البلاستيكية ، ويتم توجيه الكابلات على طول PCB حتى لا تتداخل مع المكونات الأخرى. في هذه الحالة ، يتم وضع FPC على نفس المستوى بالنسبة لثنائي الفينيل متعدد الكلور. هذا هو أفضل مكان للهوائي بسبب التصميم النحيف للجهاز.

4. هنا ، تم دمج FPC في جهاز ضيق.

يقوم كبل I-PEX للهوائي بتوصيله بالتصميم. تم تصميم جميع خطوط النقل داخل المنتج بحيث تتمتع بمقاومة مميزة تبلغ 50 درجة ويجب أن تظل قصيرة قدر الإمكان. يجب أيضًا تصميم جميع الأجزاء الأخرى من نظام الترددات الراديوية ، مثل أجهزة الإرسال والاستقبال ومضخمات الطاقة ، بمقاومة 50 درجة.

بالنظر إلى سمك ثنائي الفينيل متعدد الكلور وسماكة الخطوط النحاسية وثابت العزل الكهربائي ، نوصي باستخدام مجموعة تصميم RF التجارية لإنشاء تخطيط خط النقل. سيقوم البرنامج بحساب عرض خط النقل الموصى به ، والتباعد المناسب بين مستويات الأرض المرجعية على جانبي تتبع تغذية الهوائي للحفاظ على مقاومة نظام 50 درجة.

هل هوائي FPC مناسب لتصميمك؟

ربما تكون هوائيات SMD هي الخيار الأكثر وضوحًا على ثنائي الفينيل متعدد الكلور الصغيرة ، لكن هوائيات FPC تستخدم على نطاق واسع في التطبيقات التي تكون فيها مساحة هوائي SMD نادرة.

لا يُنصح باستخدام هوائيات FPC الجاهزة في الأجهزة الصغيرة ، ولكن تعمل FPC بشكل جيد في العديد من التطبيقات. يمكن أن تكون خيارًا مفيدًا بشكل خاص للتصاميم حيث يتم تقييد طول مستوى الأرض والمساحة.

ضع في اعتبارك أن FPCs غير متوافقة مع آلات الانتقاء والمكان الآلية ، ومع ذلك ، فهي مثالية لإنتاج كميات صغيرة من المعدات المجمعة يدويًا.