隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）已經(jīng)滲透到了我們生活的方方面面。作為物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，BLE（低功耗藍(lán)牙）技術(shù)在汽車電子、智能家居、穿戴設(shè)備、工業(yè)自動化等領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。深圳市信馳達(dá)科技有限公司專注于無線通信射頻領(lǐng)域，提供低功耗高性能藍(lán)牙數(shù)傳模塊，針對客戶在BLE模塊選型時經(jīng)常遇到的天線輸出方式選擇問題，本文將詳細(xì)介紹低功耗藍(lán)牙模塊常見天線輸出方式、優(yōu)缺點(diǎn)及適用場景。

在藍(lán)牙模塊中，天線與模塊的關(guān)系是共生共輔的，除了系統(tǒng)芯片作為核心外，天線是另一個具備影響藍(lán)牙模塊傳輸特性的關(guān)鍵性組件。為了滿足不同場景需求，深圳信馳達(dá)科技推出的系列藍(lán)牙模塊，如RF-BM-BG22系列、RF-BM-2340系列藍(lán)牙模塊，都提供了PCB板載天線、IPEX接口、陶瓷天線、郵票孔等多種天線輸出方式供客戶按需選擇。

PCB板載天線

PCB板載天線，就是在PCB上印制了一根走線，可以將其畫成直線走線、反轉(zhuǎn)的F形走線、蛇形或圓形走線等，長度為四分之一波長就基本可以形成天線，將電信號輻射出去或接收信號。圖1中信馳達(dá)RF-BM-2340B1藍(lán)牙模塊紅色標(biāo)注部分就是PCB板載天線。

圖1 PCB板載天線--信馳達(dá)RF-BM-2340B1藍(lán)牙模塊

PCB板載天線優(yōu)點(diǎn)是空間占用較少,成本低，不需要單獨(dú)組裝天線，不易觸碰損壞且組裝方便；缺點(diǎn)是單個天線場型很難做到圓整，插損高，效率相對較低下，容易受到主板上的干擾；同時只適合單一頻段，如藍(lán)牙，WiFi；不同批次的PCB天線性能會有一定偏差。

PCB板載天線具有成本低、節(jié)省空間等優(yōu)點(diǎn)，與獨(dú)立天線相比，PCB板載天線在組裝和調(diào)試方面具有明顯優(yōu)勢，在2.4 GHz頻段的無線模塊，如WiFi模塊、藍(lán)牙模塊、ZigBee模塊等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

IPEX接口

IPEX，全稱為I-PEX Connectors，原先是個做連接器的公司，后被第一精工合并，IPEX是一種小型的無線連接器，也稱為UFL。它是一種微型同軸連接器，通常用于連接小型電子設(shè)備如無線模塊、WiFi模塊、藍(lán)牙模塊等的天線。IPEX接口外接天線有多種形態(tài)，不受限制，IPEX天線接口的形態(tài)通常是一個小的金屬插座，其外形為矩形或方形，具有非常小的尺寸。它通常由一對金屬針腳組成，用于與天線的接頭相匹配。圖2中信馳達(dá)RF-BM-BG22B1I藍(lán)牙模塊紅色標(biāo)注部分為IPEX接口。

圖2 IPEX接口--信馳達(dá)RF-BM-BG22A1I藍(lán)牙模塊

需要注意的是，IPEX接口并不是標(biāo)準(zhǔn)化的接口，有幾種不同的IPEX接口變體，如IPEX MHF1、IPEX MHF2、IPEX MHF3等。因此，在購買天線或轉(zhuǎn)接頭時，需要確保選擇正確的IPEX接口類型以確保兼容性和可靠的連接。

使用IPEX接口外接天線的優(yōu)點(diǎn)是：信號的方向指向性好，效率高，抗干擾能力強(qiáng)，能遠(yuǎn)離主板上的干擾，而且不用過多的進(jìn)行調(diào)試匹配，作為終端廠家，只需要外面接一個IPEX接口的天線即可；缺點(diǎn)：成本高，組裝麻煩。通常在模塊需要覆蓋較遠(yuǎn)距離時選擇使用。

陶瓷天線

陶瓷天線又分為塊狀陶瓷天線和多層陶瓷天線。塊狀天線是使用高溫將整塊陶瓷體一次燒結(jié)完成后再將天線的金屬部分印在陶瓷塊的表面上。而多層天線燒制采用低溫共燒的方式將多層陶瓷迭壓對位后再以高溫?zé)Y(jié)，所以天線的金屬導(dǎo)體可以根據(jù)設(shè)計需要印在每一層陶瓷介質(zhì)層上，可以有效縮小天線尺寸，并能達(dá)到隱藏天線目的。由于陶瓷本身介電常數(shù)比PCB電路板要高，所以使用陶瓷天線能有效縮小天線尺寸。圖3中信馳達(dá)RF-BM-2340C2藍(lán)牙模塊紅色標(biāo)注部分就是陶瓷天線。

圖3 陶瓷天線--信馳達(dá)RF-BM2340C2藍(lán)牙模塊

陶瓷天線占用空間小、性能好；帶寬窄，難以實(shí)現(xiàn)多頻段；有效提高主板的集成度，減少天線對ID的限制；有必要在主板定義之初導(dǎo)入設(shè)計。

低功耗藍(lán)牙模塊中使用陶瓷天線，在體積、性能、抗干擾能力等方面具有優(yōu)勢，但同時也存在成本較高等缺點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體需求權(quán)衡使用。

郵票孔接口

郵票孔接口是一種使用模塊天線（ANT）引腳引出天線的方案，客戶通過模塊上的射頻輸出引腳引出天線，自主設(shè)計天線電路。它具有不占用模塊體積、設(shè)計靈活、對使用人員有射頻設(shè)計能力要求等特點(diǎn)。圖4中信馳達(dá)RF-BM-BG22A1藍(lán)牙模塊紅色標(biāo)注部分就是郵票孔接口。

圖4 郵票孔接口--信馳達(dá)RF-BM-BG22A1

藍(lán)牙模塊使用郵票孔天線接口優(yōu)點(diǎn)是不占用PCB空間，可以減小模塊的體積；保留用戶自主設(shè)計天線的靈活性，當(dāng)現(xiàn)有的天線輸出方式無法滿足需求時，客戶可以選擇從郵票孔引出天線，自己設(shè)計天線以滿足需求；缺點(diǎn)是需要客戶具有專業(yè)的天線電路設(shè)計和射頻調(diào)試能力，有一定的使用門檻。

通常情況下，低功耗藍(lán)牙模塊都會配備PCB板載天線、IPEX座子或者陶瓷天線中的一種，郵票孔接口作為備份，當(dāng)現(xiàn)有的天線形式不能滿足客戶需求，而客戶又具備天線設(shè)計能力的時候，可以選擇郵票孔接口的藍(lán)牙模塊。

總結(jié)

通常情況下，在選擇一款低功耗藍(lán)牙模塊時，我們會考慮傳輸速率、通信距離、模塊體積、功耗、芯片、外圍接口和成本等因素。天線形式通常會對模塊的通信距離、體積和成本產(chǎn)生影響。因此，在應(yīng)用中我們需要根據(jù)實(shí)際需求選擇最適合的天線類型。對于信馳達(dá)同一芯片序列的藍(lán)牙模塊來說，主芯片通常是相同的，在相同的使用環(huán)境下，不同天線形式藍(lán)牙模塊通信距離的遠(yuǎn)近排序是：IPEX接口/郵票孔 > PCB天線 > 陶瓷天線，具體效果以實(shí)際測試為準(zhǔn)。

關(guān)于信馳達(dá)

深圳市信馳達(dá)科技有限公司（RF-star）是一家專注于物聯(lián)網(wǎng)射頻通信方案的高新技術(shù)企業(yè)，車聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（CCC）和智慧車聯(lián)產(chǎn)業(yè)生態(tài)聯(lián)盟（ICCE）會員，通過ISO9001和IATF16949質(zhì)量體系認(rèn)證。2010年成立之初即成為美國TI公司官方授權(quán)方案商，之后陸續(xù)得到Silicon Labs、Nordic、Realtek、Espressif、ASR、卓勝微等海內(nèi)外知名芯片企業(yè)的認(rèn)可和支持。公司提供物聯(lián)網(wǎng)無線模塊和應(yīng)用方案，包括BLE、WiFi、UWB、Zigbee、Thread、Matter、Sub-1G、Wi-SUN、LoRa等。

審核編輯：湯梓紅