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無(wú)線連接對(duì)于當(dāng)今各種電子設(shè)備都變得越來(lái)越重要。電子產(chǎn)品對(duì)無(wú)線通信組件的需求因此明顯增加，其中包括天線。

本技術(shù)說(shuō)明書(shū)提供一種名為平面倒F天線（通?？s寫為PIFA）的常用天線類型的信息，側(cè)重介紹PIFA在各種應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)。

I.PIFA技術(shù)

PIFA是一種特殊的單極天線，起源于倒F天線（圖1）。倒F天線是與PCB平行的一個(gè)單極天線，用短路臂與PCB板連接。PIFA從這種天線演變而來(lái)，用一塊頂板代替了單根天線，見(jiàn)圖2。

PIFA像貼片天線一樣，是窄頻帶天線。區(qū)別在于，PIFA可以利用不同的方法來(lái)擴(kuò)展帶寬，比如在板上開(kāi)槽和利用寄生元件。通過(guò)這些方法還可以改變頂板大小，從而打造出更小的天線。改變PIFA 大小的另一個(gè)方法是使用所謂的電容性負(fù)載。通過(guò)在天線的遠(yuǎn)端添加小電容，可以達(dá)到更低的頻率。這么做雖然會(huì)使輻射能力變差，但對(duì)于特定應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，可用來(lái)實(shí)現(xiàn)尺寸大小與性能之間的最佳平衡。

使用PIFA的最大優(yōu)勢(shì)之一是只需占用很小的電路板空間。由于天線的位置在PCB板上方，且平行于PCB板，所需的空間就只是安裝引腳占用的地方。不需要對(duì)地或其他金屬的凈空區(qū)，這意味著可以將元器件安裝在天線的下方，而且PCB兩面都可以安裝，見(jiàn)圖 3。

圖 3 下方帶有射頻模塊和其他組件的 PIFA

上文提到的短路臂的作用是充當(dāng)天線的阻抗匹配。由于單極天線本來(lái)就是電容性的，利用增加的電感，可將天線匹配到所需的阻抗（通常為 50Ω），這就是短路臂的真正用途。這意味著阻抗匹配所需的無(wú)源器件更少，在此類元件中產(chǎn)生的寄生損失更小，輻射效率更高。

PIFA具有支持中到高帶寬（取決于具體應(yīng)用）、全向輻射和混合極化方式的特點(diǎn)，參見(jiàn)圖 4。通過(guò)短路臂，工作中的PIFA可以與PCB的地平面建立強(qiáng)連接，再加上相當(dāng)高的帶寬，使得這種天線面對(duì)周圍環(huán)境變化表現(xiàn)十分穩(wěn)健。比如靠近金屬時(shí)，其他類型的天線可能出現(xiàn)頻率飄移和輻射能力降低的現(xiàn)象，而PIFA會(huì)保持高效地發(fā)射信號(hào)。

對(duì)于天線而言，有非常多不同的應(yīng)用場(chǎng)景：靜止或移動(dòng)的設(shè)備，不同的通信協(xié)議和通信頻率等。根據(jù)設(shè)備可能面對(duì)的情況，天線技術(shù)的選擇對(duì)于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的無(wú)線連接顯得十分重要。因此，在任何無(wú)線系統(tǒng)中，天線都是最重要的組件之一。

某些天線類型（比如陶瓷貼片天線）通常只勝任輻射方向已知且固定不變的設(shè)備，比如靜態(tài)壁掛式設(shè)備。PIFA 作為一種提供混合極化方向的全向性天線，經(jīng)實(shí)踐證明不僅適用于靜態(tài)應(yīng)用，也特別適合經(jīng)常移動(dòng)位置、使用環(huán)境不斷變化的設(shè)備，比如可穿戴設(shè)備和移動(dòng)設(shè)備。

無(wú)論周圍環(huán)境如何，這種類型的天線表現(xiàn)都非常穩(wěn)定，進(jìn)一步增加了在這些場(chǎng)景下使用該類天線的優(yōu)勢(shì)。

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審核編輯 ：李倩