Example PCB for the Würth Elektronik Antenna Matching Service

Design and Solutions Antenna Matching

Antennenanpassung

Unser Produktportfolio umfasst die erforderlichen Funkmodule, HF-Bauteile und Steckverbinder, welche für den Aufbau einer Funkschnittstelle benötigt werden.

Ergänzend zu den Chip-Antennen, Stab-Antennen und Funkmodulen bieten wir unseren Kunden den entwicklungsbegleitenden Service Antennenanpassung an. Wir beraten unsere Kunden von der Auswahl über die Platzierung bis hin zur Anpassung der Antenne.

Wir freuen uns auf Ihre Anfrage!

Darstellung eines Antennenbauteils

Grundlagen

Antennen senden und empfangen Funksignale indem elektromagnetische leitungsgebundene Wellen in Freiraumwellen und Freiraumwellen in leitungsgebundene Wellen gewandelt werden. Dabei bildet eine Antenne elektrische und magnetische Felder aus. Das dabei erzeugte Nahfeld wird von der unmittelbaren Umgebung beeinflusst. Die wesentlichen Einflussfaktoren sind Metalle, Batterien/Akkus, Gehäuse und menschliche Körper. Die Position der Chip-Antenne auf der Leiterplatte und die Leiterplattengröße/-geometrie beeinflussen die Nahfelder ebenfalls, da die Leiterplatte gemeinsam mit der Chip-Antenne die Struktur bildet, welche als Antenne wirkt.

Durch die Einflussfaktoren kann der Frequenzbereich bei dem die Chip-Antenne senden und empfangen kann verstimmt sein. Mithilfe von HF-Induktivitäten und -Kondensatoren kann die Chip-Antenne wieder auf den erforderlichen Frequenzbereich angepasst werden.

Die HF-Induktivitäten und -Kondensatoren bilden ein Anpassungsnetzwerk, welches die Impedanz der Chip-Antenne unter dem Einfluss der unmittelbaren Umgebung auf den erforderlichen Frequenzbereich anpasst. Daher ist es notwendig eine Antennenanpassung vorzunehmen sobald sich die Chip-Antenne, die unmittelbare Umgebung, der erforderliche Frequenzbereich, die Position der Chip-Antenne auf der Leiterplatte oder die Leiterplattengröße/- geometrie ändert. Die spezifizierte Antennenperformance setzt die korrekte Implementierung der Chip-Antenne in der Applikation voraus. Mehr dazu in unseren Antennen Design-In Empfehlungen.


Beim Aufbau einer Funkschnittstelle wird zwischen integrierter Chip-Antenne und externer Stab-Antenne unterschieden. Besuchen Sie unseren RF & Wireless Communication App Guide um mehr über die Auswahl der Komponenten zu erfahren.


Diese Empfehlungen bilden die Grundlage für die Implementierung unserer Chip Antennen nach der spezifizierten Antennenperformance in der Applikation:

  • Elektrische Antennen separiert von der restlichen Schaltung und Komponenten platzieren (ANP057)
  • Magnetische Antennen möglichst mittig am Rand der längeren Leiterplattenseite platzieren
  • Keine elektrisch leitenden Flächen, Metalle und Batterien/Akkus in der unmittelbaren Umgebung der Antenne platzieren (ANP057)
  • Den Abstand der Antenne zu dielektrischen Materialien (z.B. Gehäuse) maximieren
  • Das empfohlene Leiterplattenlayout für die Antenne aus dem Antennen-Datenblatt beachten
  • In allen Leiterplattenlagen unter der Antenne das Kupfer aussparen
  • Das empfohlene Leiterplattenlayout für das Anpassungsnetzwerk aus dem Antennen-Datenblatt beachten
  • Das Anpassungsnetzwerk möglichst nah an der Antenne platzieren und an die Funkmodul Massefläche anbinden
  • Das Anpassungsnetzwerks für die Bauteilgröße 0402 auslegen
  • Die Zuleitung der Antenne auf die Impedanz von 50 Ohm auslegen (ANE012)
  • Die Zuleitung der Antenne so kurz wie möglich halten
  • Auf der Zuleitung der Antenne unmittelbar nach der Beschaltung des Funkmoduls die Anschlussfläche für einen WR-UMRF Steckverbinder vorsehen
  • Die empfohlene Beschaltung und das Leiterplattenlayout von der Zuleitung der Antenne aus dem Funkmodul Datenblatt beachten

 

Weitere Informationen finden Sie in unseren Application Notes und Design Guides:

ANP057: WE-MCA Multilayer-Chipantenne Platzierung und Anpassung

ANR017: GNSS Antenna Selection

ANP074: Einführung in Hochfrequenz-Induktivitäten

ANE012: Design Guide für Übertragungsleitungen auf der Leiterplatte zur Kontaktierung von koaxialen Steckverbindern

ANR022: Leitfaden für die Migration von Funkmodulen

ANR010: Range Estimation


Serviceleistungen

Unsere Leistungen reichen von der Auswahl der Antenne bis zur Dokumentation der implementierten angepassten Antenne:

  • Beratung bei der Auswahl der Antenne
  • Beratung bei der Platzierung der Antenne
  • Beratung bei der Auswahl des Anpassungsnetzwerks für die Antenne mit HF-Induktivitäten und -Kondensatoren
  • Messung der Antennen S11-Parameter: Rückflussdämpfung (RL), Stehwellenverhältnis (VSWR) und RL Wirkungsgrad
  • Antennen-Simulationsmodelle
Product image of the antenna series WE-MCA

Service-Prozess

Unser Prozess ermöglicht eine transparente Integration in Ihren Projektplan. Bei Fragen zum Prozess und allgemeinen Fragen zur Antennenanpassung steht Ihnen unser Service ebenfalls zur Verfügung.

 

1. Nehmen Sie über das Onlineformular Kontakt mit uns auf.

2. Wir prüfen Ihre Angaben und melden uns anschließend bei Ihnen.

3. Halten Sie bitte die folgenden Daten zur Prüfung bereit:

  • Antenne: Part number, erforderlicher Betriebsfrequenzbereich, Zielreichweite
  • Funkmodul: Part number
  • Leiterplatte: BOM, Schaltplan, Layout (Gerber, Altium, KiCad, EAGLE), Lagenaufbau, Lagenmaterial
  • Applikation: Fotos, Gehäuseinformationen, Unmittelbare Umgebung, Umgebung

4. Wir prüfen Ihre Daten und beraten Sie.

5. Nach erfolgreicher Prüfung werden folgende Materialien zur Antenennanpassung benötigt:

  • Vollständige serienfertige Applikation mit Gehäuse und Batterie/Akku
  • Zwei vollständig bestückte Leiterplatten, auf denen die Antenne positioniert ist.
  • Ein Muster der unmittelbaren Umgebung auf dem die Applikation angebracht ist
  • Dokumentation der Montage und Demontage der Applikation

6. Wir passen Ihre Antenne an und lassen Ihnen einen Bericht zukommen.

7. Wir senden Ihre Materialien an Sie zurück.

 

Hinweis:

Bitte beachten Sie, dass die von Ihnen eingereichten Materialien für die Antennenanpassung und die Labortests manipuliert werden müssen. Die Manipulation kann das Einbringen von Löchern und Schlitzen im Gehäuse und das Anlöten eines Kabels auf der Antennenzuleitung auf der Leiterplatte umfassen. Die Antennenzuleitung auf der eingereichten Leiterplatte wird durchtrennt werden, dadurch ist die Antenne nicht mehr durch das Funkmodul kontrollierbar. Durch die Antennenanpassung, die Labortests und die Manipulation können Ihre eingereichten Materialien beschädigt oder zerstört werden.