設計一個新的無線裝置時,工程師會花費許多時間在電路的設計與配置上,而天線的設計會被安排在最後才進行。但其實,由於天線對環境的敏感性, 其實更應該優先規劃天線的位置與設計, 才能確保最好的輻射效能.

為何會有開發TELA天線的必要性?

根據業界標準,天線的阻抗匹配應為50歐姆,然而天線本身的阻抗並非50歐姆,因此需要做阻抗匹配,這個調整的過程稱之為tuning。Tuning有幾個重要性:  一.調整後的天線功率更高 二.消耗的電量減少(回波損耗數據低於-10dB) 三. 發射段和接收端間的距離可以更長 四. 增益和效率會加高。

晶片天線有許多種優化方式。基本而言, 我們會使用網路分析儀來測量回波損耗值(回波損耗越低越好),以及史密斯圓圖(根據所需頻率下的電阻和電抗以得知如何優化阻抗),進行阻抗調整以獲得系統所需的50歐姆阻抗(從訊號饋入點到天線之路徑)。

調整晶片天線的阻抗以及頻率, 其中一個做法是量測晶片天線在裝置上的阻抗,計算出饋線所需的阻抗,調整其線徑寬度與離接地層的距離, 才能將天線匹配成系統需要的50歐姆。但是過程需要經過許多計算, 製作上也需要有一定的製程精準度, 且不具調整彈性(一旦製造完成後)

另一種做法是透過Pi型電路做阻抗匹配。Pi型電路阻抗匹配是天線工程師最常用的手法。有了網路分析儀的協助,更換被動元件(通常最多三顆)來將天線調整到系統要的50歐姆,而不需要花費時間去計算饋線所需的阻抗。

經過大量的研究和測試,詠業電子為TELA晶片天線開發出一種獨特的專利設計。

TELA晶片天線也使用Pi型電路來調整系統的阻抗,但又加了(一個或更多)調頻元件來調整晶片天線的共振頻率。此微調的方式並不複雜,卻更有了提高天線效率和增益的優勢。尤其是當天線被放置在設計的最後一步時, 這樣的調頻元件在面對調頻難題時特別有幫助。

TELA是什麼?

TELA是由四個英文單字的首字母組成:Tuning Element Loop Antenna,調頻元件環型天線。要了解「環型」和「調頻」的含意,我們來看看下列兩張圖:

第一張圖顯示的是一個單極晶片天線的典型配置。要調整這種天線需要優化Pi型電路的阻抗匹配以及淨空區的尺寸及形狀。

第二張圖顯示的是TELA天線的典型配置。訊號線通過Pi型電路連接上天線本體。仔細觀察晶片天線的左邊,你會發現天線的左側也連接到了接地而造成短路。這就是TELA天線的另一個特性。

TELA天線與其它晶片天線的比較

TELA天線的專利設計為產品設計階段帶來不少優勢。使用TELA天線時, 可使用同一顆天線型號, 直接應用在不同專案或是使用的不同PCB上, 再使用調頻元件進行快速的調整。 整個過程迅速方便, 也就是說工程師不需花太多的力氣,只需要將layout配置複製貼上即可, 可加快設計時程。

若將單極天線與TELA天線相比,我們能看出TELA天線所需的淨空區較小,卻仍能持續提供很好的性能。較小的淨空區代表著可將其它的電子元件設計得更接近些,便能做出更小巧的產品。這對可攜式裝置而言更是一大優點

此外, TELA天線在近場輻射使用的是磁場感應,而傳統單極天線用的是電場感應。這對TELA而言是種極大的優勢,因為磁場受到人體或動物的影響與干擾較小,讓TELA得以成為用於可穿戴及其他可攜式裝置的最佳選擇。

友善且方便的調頻元件

有了TELA天線,任何人都可以做天線頻率的微調,甚至不需要用有天線的深度知識。照著規格書中提供的調頻元件做Pi型電路阻抗匹配,透過簡單的計算變更調頻元件的數值,嘗試三到四次,你的天線就能得到最佳的性能。要得到最好的效果,建議將裝置寄送到詠業科技做2D和3D無響室深度測試,然後再判斷調頻元件的最佳數值。

TELA系列的晶片天線能使用於Wi-Fi,Bluetooth,GPS,GLONASS,北斗導航,Galileo,LTE diversity,LoRa, 433MHz, 868MHz,及915MHz 等應用。 雖然這些應用都有著不同的工作頻率, 但是調整阻抗與頻率的方法還是維持一致的.

參閱更多晶片天線產品

由詠業科技生產的原廠TELA天線表面印有「U」商標,這個字母是辨別詠業科技的晶片天線最直接的方法。