Keramische Chip-Antenne vs. PCB-Antenne

Mit dem Vormarsch der 5G-Technologie erkennen immer mehr Menschen die Bedeutung von Funksignalen. Da sie jedoch drahtlos sind, stellt sich die Frage, wie diese Signale genau durch die Luft übertragen und empfangen werden. In Wirklichkeit ist der Einsatz von 5G PCBA mit integriertem Antennen ist in Basisstationen inzwischen weit verbreitet. Antennen sind als in die Leiterplatte integrierte elektronische Komponenten sowohl für den Empfang als auch für die Übertragung von Funksignalen zuständig. Um die drahtlose Signalübertragung zu verbessern, entscheiden sich Designer in der Regel entweder für Keramik-Chip-Antennen oder PCB-Antennen. Dieser Artikel von FS Technologie wird zunächst die grundlegenden Konzepte dieser beiden Optionen erläutern und anschließend einen ausführlichen Vergleich anstellen, der Sie in die Lage versetzt, den Designprozess effektiv zu steuern.

Was ist eine Antenne in einer Leiterplatte?

EINE LEITERPLATTE Antenne dient als permanentes Signalempfangs-/Sendeelement, das in die Leiterplatte eines Geräts integriert ist. Es nutzt die Leiterbahnen der Leiterplatte zum Senden und Empfangen von elektromagnetische Wellen. Diese spezialisierte Komponente ist so konzipiert, dass sie elektromagnetische Strahlung in einem bestimmten Frequenzbereich aussendet und gleichzeitig Energie effizient absorbiert. Durch die Integration dieser Antenne in die Leiterplatte entfällt die Notwendigkeit zusätzlicher Antennenkomponenten und Schnittstellen, was zu einer optimierten und tragbaren drahtlosen Kommunikation führt. Hier sind die wichtigsten Merkmale dieser herkömmlichen Antennen:

  • Anpassungsfähigkeit: Herkömmliche PCB-Antennen bieten eine hohe Flexibilität, die es den Designern ermöglicht, ihre Entwürfe auf der Grundlage der verschiedenen Anwendungsanforderungen und -eigenschaften anzupassen. Dies gewährleistet eine optimale Leistung, die speziell auf bestimmte Frequenzanforderungen zugeschnitten ist.
  • Breitbandabdeckung: Kommunikationssysteme erfordern oft, dass Geräte in mehreren Frequenzbändern arbeiten, um sich an unterschiedliche Frequenzressourcen und Serviceanforderungen anzupassen. PCB-Antennen zeichnen sich durch eine umfassende Frequenzabdeckung aus und eignen sich daher für Anwendungen, die einen großen Frequenzbereich erfordern.
  • Kosteneffizienz: Durch die Integration der Antennen in das Leiterplattendesign können zusätzliche Komponenten und Anschlüsse eingespart werden, was die Gesamtkosten der PCBA reduziert.
  • Verlässlichkeit: Da diese Antennen ein integraler Bestandteil der Leiterplatte sind, sind sie im Vergleich zu externen Antennen nicht anfällig für mechanische Belastungen oder Schäden. 
  • Größenbeschränkungen: Die Größe der Antenne wird durch ihre Betriebsfrequenz bestimmt, und die Verkleinerung kann eine Herausforderung sein, insbesondere für bestimmte Frequenzbänder. Dies stellt eine potenzielle Einschränkung für PCB-Antennen dar.
  • Design-Komplexität: Die Entwicklung von PCB-Antennen erfordert ein solides Verständnis des Platinenlayouts und der Antennentheorie. Simulationen und iterative Prozesse können notwendig sein, um die Leistung im Vergleich zur Verwendung von vorgefertigten Keramik-Chip-Antennen zu maximieren.

Was ist eine keramische Chip-Antenne?

Keramische Chip-Antennen sind eine spezielle Art von Antennen, die hauptsächlich in der Kommunikationsindustrie eingesetzt werden. In diesen Branchen ist die Sicherstellung der Integrität der Signalübertragung ein übergeordnetes Ziel. Keramische Materialien besitzen eine niedrigere Dielektrizitätskonstante, die die Resonanz elektromagnetischer Wellen innerhalb des keramischen Materials ermöglicht, wenn sie in Leiterplatten integriert sind, was die Übertragung und den Empfang von Informationen erleichtert. Nachfolgend finden Sie einige bemerkenswerte Eigenschaften von Chip-Antennen aus Keramik:

  • Kompakte Größe: Diese Eigenschaft erweist sich als vorteilhaft für mobile Kommunikationsgeräte wie Smartphones, bei denen die Integration von Antennen für drahtlose Kommunikationsfunktionen unerlässlich ist. Die geringe Größe von keramischen Chip-Antennen ermöglicht eine schnelle und effiziente Integration in kompakte Geräte und entspricht damit den vorherrschenden Trends der schnellen Umstellung und Miniaturisierung.
  • Überlegene Leistung: Keramische Chip-Antennen arbeiten in bestimmten Frequenzbändern. Sie nutzen die vorteilhaften dielektrischen und leitfähigen Eigenschaften von keramischen Materialien und weisen eine hervorragende Leistung in Bezug auf Gewinn und Strahlungseffizienz auf. Darüber hinaus tragen der ausgeklügelte Produktionsprozess und das optimierte Design zu einer hohen Signalqualität bei und minimieren Rauschen und Interferenzen.
  • Nahtlose Integration: Keramische Chip-Antennen können direkt auf die Leiterplatte montiert werden. SMT-Bestückung. Dieser automatisierte Prozess rationalisiert die Produktion, insbesondere bei großvolumigen Projekten, und vereinfacht den Fertigungsablauf.
  • Erhöhte Kosten: Wie jedes keramische Bauteil in der Elektronik können auch Keramik-Chip-Antennen teuer sein. Die Kosten werden in erster Linie durch die Material- und Herstellungskosten beeinflusst, egal ob es sich um die Chipantenne selbst oder die zugehörige Keramikleiterplatte handelt.
  • Schmalbandig: Wie bereits erwähnt, arbeiten Keramik-Chip-Antennen in bestimmten Frequenzbereichen. Folglich müssen die Designer unterschiedliche Antennendesigns für verschiedene Frequenzbereiche entwickeln.
  • Anfälligkeit für Interferenzen: Antennen sind besonders anfällig für Störungen, und Keramik-Chip-Antennen sind da keine Ausnahme. Die Materialeigenschaften, die Größenbeschränkungen und die Strahlungseffizienz dieser Antennen machen sie anfällig für Umwelteinflüsse, auch ohne externe Störungen durch Strukturen. Änderungen des Layouts und der physischen Struktur von Metallen, Leiterplatten und anderen elektronischen Komponenten können den Signalempfang beeinträchtigen.

Keramische Chip-Antenne vs. PCB-Antenne

CharakteristischKeramische Chip-AntennePCB-Antenne
Größe und FormEr ist bekannt für seinen kompakten und zierlichen Formfaktor und verfügt über ein deutlich kleineres Profil, was ihn zu einer optimalen Wahl für Geräte macht, bei denen ein schlankes und platzsparendes Design im Vordergrund steht, insbesondere in Szenarien, in denen der Platz knapp ist.Herkömmliche PCB-Antennen bieten eine breite Palette von Designmöglichkeiten. Obwohl sie im Vergleich zu keramischen Chip-Antennen eine größere Grundfläche beanspruchen kann, ermöglicht ihre Flexibilität in Bezug auf die Formfaktoren größere Anpassungsmöglichkeiten.
Installation und IntegrationDie keramische Chip-Antenne lässt sich nahtlos in den Fertigungsprozess integrieren, da sie mit Hilfe von automatisierten Anlagen direkt auf die Leiterplatte aufgebracht wird.Die Entwicklung von PCB-Antennen, die direkt auf die Leiterplatte gedruckt werden, erfordert sorgfältige Designüberlegungen.
FrequenzbereichAufgrund ihrer kompakten Größe eignen sich keramische Chip-Antennen gut für Kurzstrecken-Kommunikationsanwendungen, bei denen ein kleinerer Abdeckungsbereich ausreichend ist.Umgekehrt bieten PCB-Antennen mit ihrer größeren Größe und ihrem verbesserten Design eine größere Reichweite, so dass sie sich für die Kommunikation über große Entfernungen und Anwendungen eignen, die eine große Reichweite erfordern.
Leistung und SignalqualitätKeramik-Chip-Antennen sind dank ihres hochwertigen Keramikmaterials und ihrer sorgfältigen Konstruktion besonders effizient in Bezug auf Gewinn und Strahlungseffizienz.Auch wenn herkömmliche Materialien nicht an die Signalleistung von Keramik heranreichen, können sie bei sorgfältiger Planung und Ausführung dennoch eine zuverlässige Signalqualität liefern.
SignalstörungKeramikantennen sind anfällig für mögliche Störungen durch nahe gelegene Objekte und Gebäude. Außerdem kann ihre Nähe zu anderen elektronischen Komponenten auf der Platine in bestimmten Fällen zu einer Signalabschwächung oder -blockierung führen.Obwohl auch PCB-Antennen anfällig für Störungen sind, können sie geschickt konstruiert und strategisch auf der Platine positioniert werden, um die Auswirkungen externer Einflüsse zu minimieren und einen präzisen Signalempfang zu gewährleisten.
KostenTrotz der höheren Kosten für einzelne Antennen wird der Integrationsprozess für PCBA vereinfacht, was insgesamt zu niedrigeren Projektkosten führt.Das komplizierte Design herkömmlicher Antennen trägt oft zu höheren Produktionskosten bei. Durch die Integration der Antenne direkt in die Leiterplatte entfällt jedoch der Bedarf an zusätzlichen Komponenten und Anschlüssen, wodurch die mit zusätzlichen Teilen verbundenen Kosten gesenkt werden.
Anmeldung Smartphones und Tablets, Automobilelektronik, Wearable Devices, IoT-Geräte, medizinische Geräte Wi-Fi, Bluetooth-fähige Geräte, drahtlose Router, Zugangspunkte, Fernsteuerungssysteme, industrielle Automatisierungssysteme

Blog über keramisches Schaltungsmaterial

Tonerde-Substrat PCB

Aluminiumoxid-Substrat-Leiterplatten Als wesentlicher Bestandteil elektronischer Produkte spielen Leiterplatten eine entscheidende Rolle, die eine Anpassung der Substratmaterialien an die jeweiligen Anforderungen erforderlich machen.

Mehr lesen "

Wir würden uns freuen, von Ihnen zu hören