天線設計似乎與科學一樣藝術，但通過遵循一些簡單的設計規則，您可以可靠地達到您的性能和批準目標。

在選擇天線或天線設計并定義機械規格之前無線產品產品設計師必須清楚地了解產品必須達到的RF性能目標，以便：在現場實現良好的RF性能，以確保市場成功。通過所有監管和運營商審批。性能。基本概念 - TRP，TIS和RSE

對于GSM或CDMA等蜂窩應用，基本的RF性能是根據產品來衡量的。能夠在網絡上可靠地傳輸和接收。測量性能的科學方法是在消聲室中。

使用的測量數字概述如下：

TRP - 總輻射功率

這定義了從輻射功率中輻射的功率。器件，以dBm為單位。該數字越高，設備能夠傳輸越好。

TIS - 總各向同性靈敏度

TIS - 總各向同性靈敏度這定義了設備可以接收和解調的信號有多低。這個數字越低（減去數字），設備在弱信號環境中運行得越好。

RSE - 輻射雜散發射

實際上這是蜂窩產品通過的最困難的測試，來自Taoglas的經歷。這些是由設備輸出的無線電波，其高于監管機構設定的功率限制以避免干擾。當測試確認輻射雜散發射超過限制時，必須修改設備或天線以使其低于限值并通過認證。否則該設備不能在該國家/地區銷售。

不同的運營商，尤其是美國的運營商（如AT＆amp; T，Sprint等）具有設備必須達到的TRP和TIS的特定號碼。被他們的網絡接受。其他運營商沒有具體設定任何要求。無論是否強制，我們的經驗是具有最佳TRP和TIS值的無線產品在市場上取得成功。對于需要PTCRB或型號認證的任何操作員，必須通過RSE。優化TRP/TIS的設計通常會在第一次嘗試時通過RSE。

無線產品在每個國家都受到略微不同標準的監管。 Taoglas與經過認證的測試實驗室合作，可以就產品必須符合的確切規定提供建議并提供測試計劃。

表1列出了通過大多數但不是所有操作員TRP/TIS認證的目標。某些運營商針對某些產品或應用具有特定目標，因此您需要單獨確認。在任何情況下，這些都是設計師應該為其設備定位的數字。

最大值

功率TRP最大值

傳導靈敏度TIS GSM 850 33 22 -109 -99 GSM 900 33 23 -109 -100 GSM 1800 30 24 -109 -101 GSM 1900 30 24.5 -109 -101 UMTS/HSPA/HSPA +/WCDMA 850 23 13 -109 -97 UMTS/HSPA/HSPA +/WCDMA 1700 23 18.5 -109 -101 UMTS/HSPA/HSPA +/WCDMA 1900 23 18.5 -109 -101 UMTS/HSPA/HSPA +/WCDMA 2100 23 18.5 -109 -101

表1：TRP和TIS性能指標（所有數字均以dBm為單位）。

如果您的運營商沒有規定的標準，或者他們的標準不是強制性的，建議針對這些或更高的數字為了達到最佳的行業標準。

在許多情況下，您的產品在這些值以下仍然可以正常運行，沒有工業設置的截止操作。這將取決于實際應用環境和您自己的可靠性和您自己的產品現場測試結果可接受的條件。

如何計算這些TRP和TIS數量？

TRP

For TRP我們必須從RF模塊允許的最大功率向后工作。對于大多數蜂窩模塊，它受到FCC的限制，對于GSM 850為33 dBm，對于GSM 1900為30 dBm。讓我們舉一個具體的例子。通常，模塊的額定功率應略低于允許的最大功率。這意味著GSM 850的功率水平為32 dBm，這使得設備損耗10 dB仍然可以通過22 dBm目標。這聽起來有很多余量，但系統中存在很多損失。

當RF信號通過設備板上的電纜或傳輸線時，它很容易損失4 dB或更多。 4 dB損耗是模塊原始功率損耗的一半以上。

當信號到達天線并輻射到空中時，它也不可避免地會損失更多。

所以32 dBm - 4 dB = 28 dBm，意味著我們需要將天線側的損耗降低到-6 dB或更低。

這個-6 dB的損失相當于說天線的平均增益為-6 dB。

因此，我們需要設計一種平均增益高于-6 dB的天線，以使設備達到所需的TRP性能。

TIS

對于TIS，可以進行類似的計算。例如，知道GSM 850的網絡運營商已經設置了大于-99 dBm的信號強度，我們可以倒退到設備中允許的設備仍然可以在網絡上運行的損耗。

大多數蜂窩模塊的靈敏度約為-109 dBM，因此該設備可以在天線和傳輸線/電纜上再承受10 dB的損耗，并且仍能滿足運營商的要求。

這意味著理論上我們可以再次例如在傳輸線中的-4 dB損耗預算（可能更少或更多）。

天線損耗為-6 dB。

這相當于天線平均增益為-6 dB，這通常可供天線設計人員使用。

然而，在現實生活中，TIS受電路板噪聲的影響最大。在許多情況下，這種噪聲將完全壓倒底層的GSM信號。必須將此噪音從系統中移除，或將天線放置在遠離它的位置，以免撿起它。當然，當設計完成時，任何一種方法都很難實現Taoglas可以提供哪些幫助？

設計優化的RF設備取決于許多電氣和機械參數。幸運的是，Taoglas可以利用我們經驗豐富的工程師，無與倫比的天線和真正的行業經驗，提供可靠的流程，使客戶的產品取得成功。

天線類型，布局和設計

下面是一些產品機械尺寸遵循的簡單規則，可以通過最嚴格的操作員TRP/TIS要求。我相信你在問自己 - 我為什么使用明顯違反這些指導原則的手機？首先，他們可能沒有針對設備效率的上述數據，但如果仔細觀察，大多數手機都遵循以下指南。某些運營商根據具體情況直接與移動電話公司就其設備上較低的TRP/TIS標準進行談判。這些選項不太可能用于M2M設備。

（A）地平面《65 mm長》對于長度小于65 mm（和40 mm寬）的地平面，唯一的解決方案是完整的定制天線。天線材料和設計的類型因設備而異，并且該過程應在產品設計過程開始時開始。 （B）接地層》 65 mm長（i）板載天線解決方案 - 最小寬度需要為40 mm。

PA-25a陶瓷天線

清理區域需要一直穿過電路板的短邊。

從模塊側到天線，需要10 mm間隙

其他面必須完全沒有金屬。

圖1：PA-25a陶瓷天線。

定制金屬PIFA天線

可直接在PCB中心邊緣的地平面上工作，最小高度為10 mm，長度為60 mm，寬度為25 mm。

與其他金屬部件的間隙理想情況下，所有方向均為20 mm或更大。

圖2：定制金屬PIFA天線。

（ii）板外天線解決方案 - 地平面寬度設備需要大于20毫米。一個經過驗證的例子是80 mm x 40 mm的接地平面和20 mm的從天線到金屬的間隙，但理論上，器件的接地平面可以更小。

柔性電路天線 - FXP14

可以安裝在設備的內部塑料外殼上。

各個方向與金屬的最小間隙為20 mm。

與任何主板成直角（垂直）安裝。

電纜應短于150 mm，但不得小于80 mm。

將天線放置在遠離主板的位置。噪音/活動來源。

圖3：柔性電路天線 - FXP14。

外殼上的PIFA

尺寸約為60 mm x 20 mm x 10 mm。

與金屬間隙為20 mm。

彈簧觸點可用于連接。

圖4：外殼上的PIFA。

剛性PCB FR4天線 - PC.30

可以安裝在設備的內部塑料外殼上。

在所有方向上與金屬之間的最小間隙為20 mm。

以直角安裝（垂直）

電纜長度應小于150 mm，但不得小于80 mm。

將天線放置在遠離噪聲/活動源的地方。

圖5：剛性PCB FR4天線 - PC.30。