有一种小巧甚至可以“隐身”的天线——嵌入式PCB天线，在众多天线中，它的存在很特别。本期我们将围绕这一款天线，对各项基础知识点快速入门。

天线作为无线通信系统中的核心组件，其本质是将电磁能与无线信号相互转换的装置。嵌入式PCB天线正是将这一功能直接集成在电路板上，利用电流在导体中产生的电磁场实现信号的发射与接收。

在实际应用中，嵌入式PCB天线通过特定的几何形状和尺寸设计，使其在特定频率下达到谐振状态。此时，天线的阻抗与发射器或接收器的阻抗匹配，实现信号的最大传输效率。这一过程并非简单的导线辐射，而是需要精确的电气设计和物理布局。

嵌入式PCB天线的出现，彻底改变了无线设备的设计理念。它不再需要额外的外部天线，而是直接集成在设备的电路板上，实现了设备的紧凑化和小型化。

它使得设备能够更加轻薄，节省了宝贵的内部空间；同时，减少了外部连接器和线缆，提高了设备的可靠性和防水性能；更重要的是，它为设备的无线通信功能提供了稳定、高效的传输路径，确保了数据传输的稳定性和速度。

嵌入式PCB天线种类繁多，根据不同的应用场景和性能需求，主要有6种类型。

包括单极化和双极化天线，适用于大多数无线通信应用。常见的有半波长偶极子天线和贴片天线。这类天线结构简单，易于设计和制造，适合于蓝牙、Wi-Fi等2.4GHz频段应用。

如螺旋天线和八木盘天线，能够实现全向辐射和接收信号，特别适用于需要消除多径干扰的场景，如GPS导航和卫星通信。

用于无线身份识别和物联网应用，常见的有大环天线和折叠天线。这类天线设计注重读取距离和识别率，常用于智能物流、门禁系统等场景。

如Vivaldi天线和鳍片天线，适用于需要覆盖多个频段的应用，特别适合于多频段通信设备，如4G/5G路由器和多模通信模块。

采用PCB蚀刻一体成型，性能受限，但成本极低，广泛应用于蓝牙、Wi-Fi模组集成。

材质有陶瓷、金属片、PCB等，性能成本适中，适用于大批量的嵌入式射频模组。

天线的工作频段必须完全覆盖你的通信频段，比如2.4GHz的WiFi或5.8GHz的图传。

下方和周围避免金属元件干扰，接地层尺寸通常需达到信号波长的四分之一。

增益越高，信号越强。常见类型中，倒F天线（PIFA）因体积小、效率高，是嵌入式设计的首选。设计时务必注意阻抗匹配（通常50欧姆）和驻波比（VSWR最好小于1.5），这些直接影响信号传输效率。

嵌入式PCB天线、FPC天线和LDS天线是三种常见的内置天线形式，它们各有优劣，适用于不同场景。

PCB天线大量应用于蓝牙模块、WIFI模块、ZIGBEE模块等单一频段的模块电路板上。

相当于把PCB板上的天线线路拉出来，用其他外部的金属来做天线。通常用于频段复杂的中低端手机和智能硬件产品里。

LDS天线是FPC天线的进化版，空间利用率极高。FPC线是冲压出来的，必须要做到平整，不能冲压出来复杂的形状。FPC天线是一整块平面，虽然能弯折，但是也不能做得太复杂。LDS天线通过激光把天线的图形雕刻出来，非常适合内部空间紧凑的应用。

稳定性和低成本，成为智能家居理想选择。

广泛应用于GPS、5G、V2X（车联网）等系统。

PCB天线的高可靠性成为工业环境下的首选之一。

核心通信模块使用PCB天线，平衡性能、成本需求。

天线通常应放置在PCB的角落位置，因为角落允许天线在五个空间方向上具有间隙，馈电位于第六方向。这种布局能最大限度地减少周围元件对天线性能的影响。

天线附近需预留足够的"禁区"，避免放置任何金属物体或电子元件。这个区域的大小由天线规格决定，通常包括PCB的所有层。在禁区范围内，不仅不能放置元件，连螺钉等固定件也应避免。

高频应用需要选择低介电常数和低损耗因子的PCB材料，以减少信号衰减。常见的高频PCB材料包括FR-4、Rogers系列等。

天线的走线应尽量保持直线，避免过多的弯曲和拐角。同时，天线与射频电路之间的走线应尽量短且直，减少信号损失。

在设计阶段，应使用专业仿真工具（如HFSS和ADS）进行天线性能验证。这能帮助设计师在前期发现潜在问题，缩短开发周期，避免反复制板。

考虑设备的实际使用环境，如温度变化、湿度、振动等因素。对于户外或工业环境应用，天线设计应考虑耐高温、防潮和抗振动等特性。