天线PCB技术将辐射元件直接集成到电路板上，通过消除昂贵的外部天线、减少组装复杂性并实现紧凑的外形尺寸，彻底改变了无线设备设计。在HILPCB，我们是一家提供全方位服务的PCB制造和组装工厂，专注于为5G、WiFi、蓝牙、蜂窝、GPS、LoRa、物联网、汽车雷达、卫星通信、医疗设备和工业无线应用提供天线PCB解决方案，频率范围涵盖700MHz至60GHz。
我们全面的天线PCB服务包括针对天线效率优化的高频基板材料、带有集成接地层的多层PCB结构、天线馈电网络的精密阻抗控制，以及包含射频测试和验证的完整交钥匙组装。
天线PCB设计拓扑和应用
了解不同的天线PCB架构有助于您为消费电子、工业系统、汽车、医疗设备和航空航天中的特定无线应用需求选择正确的设计。
微带贴片天线 这些是紧凑型无线设备中最常用的天线PCB类型。 它们的特点是在介电基板上有一个矩形或圆形金属贴片，下方是接地层。通常用于1GHz至100GHz范围，最常见的频率是2-6GHz（WiFi/5G）。微带贴片天线因其低剖面、易于制造和成本效益而广受欢迎。应用包括WiFi路由器、5G智能手机、GPS模块、物联网传感器和医疗监视器。
倒F天线（IFA）和平面倒F天线（PIFA） 倒F天线和平面倒F天线是紧凑、节省空间的设计，常用于移动设备。这些天线设计为带有短路柱或短路带的四分之一波长单极子折叠天线。它们通常在700MHz至6GHz范围内工作，广泛用于智能手机、平板电脑、可穿戴设备和蜂窝物联网模块。
PCB上的单极子和偶极子天线 单极子和偶极子天线提供简单的全向覆盖模式，使其成为广域通信的理想选择。这些设计常见于Sub-1GHz物联网设备（如LoRa、Sigfox）、WiFi、蓝牙和RFID阅读器中。单极子需要接地层，偶极子要么是平衡的，要么使用巴伦进行阻抗匹配。
芯片天线与PCB集成 这些是直接集成到PCB上的微型陶瓷天线，非常适合空间受限的应用。频率范围从700MHz到6GHz，它们常用于可穿戴设备、医疗植入物、资产追踪器和物联网设备。芯片天线提供紧凑的解决方案，具有出色的性能一致性，并因其小尺寸而常被优先选择。
用于5G和雷达的阵列天线 阵列天线结合了多个具有相位控制的辐射元件，以实现波束成形和空间复用（MIMO）。这些在5G基站、汽车雷达和卫星终端中至关重要。在3.5GHz、28GHz和77GHz等频率下工作，阵列天线提供高增益和精确的波束控制能力，使其在现代通信和雷达系统中不可或缺。
共形和3D天线 共形天线设计用于贴合曲面，非常适合集成到航空航天系统、汽车车身集成天线和曲面可穿戴设备等产品中。这些天线通常需要专门的刚柔结合PCB和热成型PCB，以确保它们符合所需形状而不影响性能。
设计考虑和材料 对于每种天线类型，材料的选择（如Rogers材料、PTFE和Teflon）和设计考虑（如阻抗匹配和接地层尺寸）对于优化性能至关重要。正确的选择确保在各种频率范围和应用环境中实现高效的信号传输、最小的损耗和可靠的操作。
用于天线PCB的高频材料
材料选择严重影响天线效率、带宽和生产一致性。我们的材料专业知识确保最佳的性能成本平衡。
Rogers高频层压板： 用于要求苛刻的天线应用的行业标准材料：
RO4350B（Dk 3.48 ±0.05，Df 0.0037 @ 10GHz）：
- 平衡性能和可加工性的最热门选择
- 与标准FR4制造工艺兼容（无需特殊钻孔/布线）
- 适用于2.4GHz/5GHz WiFi、3.5GHz 5G、GPS（1.5GHz）、蓝牙
- 工作范围：DC至40GHz
- 典型应用：双频WiFi路由器、5G智能手机、汽车V2X、医疗遥测
- 成本：约是FR4的4倍溢价，但比PTFE层压板低35%
RO4003C（Dk 3.38 ±0.05，Df 0.0027 @ 10GHz）：
- Dk比RO4350B低，适用于物理尺寸较大的天线或更宽的带宽
- 在2GHz以上具有出色的损耗角正切，可实现最大效率
- 与RO4350B相同的可加工性
- 应用：高性能5GHz WiFi、5G毫米波、卫星通信
- 成本：与RO4350B相似
RO3003（Dk 3.00 ±0.04，Df 0.0013 @ 10GHz）：
- 毫米波应用（24GHz、28GHz、77GHz）的最低损耗
- 基于PTFE，需要专门处理
- 对于汽车雷达、5G毫米波基站、卫星地面终端至关重要
- 工作范围：DC至77GHz
- 成本：约是FR4的8倍溢价
- 交货时间：由于专门处理，时间较长
Taconic射频层压板： 具有竞争性能的替代高频材料：
TLY-5（Dk 2.20 ±0.02，Df 0.0009 @ 10GHz）：
- 非常低的Dk，适用于宽带宽和大型天线结构
- 超低损耗，实现最大效率
- 应用：宽带通信、雷达、航空航天
- 成本：溢价定价与Rogers RO3003相似
RF-35（Dk 3.50 ±0.05，Df 0.0025 @ 2.5GHz）：
- 性能与Rogers RO4350B相当
- 具有类似制造工艺的成本效益替代方案
- 适用于2.4GHz/5GHz WiFi应用的良好选择
FR4和改性FR4： 适用于低频或预算敏感应用的成本效益解决方案：
标准FR4（Dk 4.2-4.8，Df 0.015-0.020）：
- 可接受用于2.4GHz单频WiFi、蓝牙、Sub-1GHz物联网
- 主要缺点：宽Dk容差（±10%）导致频率偏移，高Df使效率比Rogers降低10-15%
- 成本优势：基准材料成本
- 应用：消费类蓝牙设备、短距离WiFi、LoRa节点
- 典型效率：2.4GHz时为50-60%（对比Rogers的65-70%）
高Tg FR4（Dk 4.0-4.5，Df 0.012-0.018，Tg >170°C）：
- 改进的热稳定性，适用于汽车或工业环境
- 损耗角正切略优于标准FR4
- 应用：工业无线传感器、汽车蓝牙/WiFi（非关键）
- 成本：比标准FR4高10-20%
混合叠层策略： 成本优化而不牺牲天线性能：
Rogers + FR4多层：
- 天线层使用Rogers，内部信号/电源层使用FR4
- 与全Rogers结构相比，总材料成本降低40-60%
- 示例：4层板，Rogers外层，FR4内层
- 在降低叠层成本的同时保持天线效率
- 我们针对成本意识的高性能设计的专业方案
Rogers芯材与FR4半固化片：
- Rogers芯材用于天线和受控阻抗，FR4半固化片用于粘合
- 与全Rogers相比，实现30-50%的成本降低
- 常见于5G智能手机和WiFi 6路由器
局部Rogers区域：
- 仅在天线覆盖区域使用Rogers材料，PCB其余部分使用FR4
- 需要先进的制造工艺，但最大化成本节约
- 最适合具有小天线区域（<总面积的10%）的大PCB
材料选择指南：
- Sub-1GHz物联网（LoRa、Sigfox）：FR4可接受，恶劣环境使用高Tg FR4
- 2.4GHz单频（蓝牙、WiFi 4）：消费类用FR4，扩展范围用Rogers
- 2.4GHz + 5GHz双频（WiFi 5/6）：强烈推荐Rogers RO4350B或RO4003C
- 仅5GHz（WiFi 6）：Rogers RO4350B/RO4003C或Taconic RF-35
- 6GHz（WiFi 6E）：至少Rogers RO4350B，最佳效率用RO4003C
- 3.5GHz 5G：标准选择Rogers RO4350B
- 毫米波5G/雷达（24-77GHz）：需要Rogers RO3003或Taconic TLY-5
阻抗控制和射频设计考虑
天线馈电网络中精确的阻抗匹配可最大化辐射功率并最小化VSWR。
受控阻抗制造： 我们的标准天线PCB受控阻抗能力：
- 50Ω微带线/带状线：±5Ω容差（±10%）标准，可提供±2.5Ω（±5%）
- 差分对：90Ω、100Ω常见于平衡馈电
- 线宽容差：射频走线±0.025mm（比±0.05mm标准更严格）
- 介电厚度控制：±0.025mm（±10%）用于一致的阻抗
- 叠层文档：提供包含Dk、厚度、铜重的详细叠层
- TDR测试：关键设计的时域反射计验证
天线PCB设计规则：
- 接地层间距：天线辐射器周围最小3倍线宽
- 过孔缝合：天线周边接地过孔间距<λ/20（例如，2.4GHz时<6mm）
- 元件放置：保持元件距离辐射元件>5mm以避免失谐
- 走线布线：避免在天线区域下方或附近布线信号
- 阻焊层：从辐射元件和馈点移除（增加Dk变化，0.015mm厚度影响调谐）
匹配网络设计： 将50Ω馈电转换为天线阻抗（通常为30-75Ω）：
L型匹配：最简单，2个元件（串联电感+并联电容或反之）
- 窄带宽（通常5-10%）
- 用于单频设计（GPS 1.5GHz，单WiFi频段）
- 元件值：典型1.0-10nH电感，0.5-5pF电容
π型网络匹配：三个元件（C-L-C或L-C-L）
- 更宽带宽（10-20%）适用于双频或宽带设计
- 更多优化自由度
- 常见于2.4GHz + 5GHz双频WiFi
- 实现Q因子控制以进行带宽调谐
元件容差：推荐1%或2%精密元件
- 5%容差导致±0.3dB VSWR变化
- 对生产一致性至关重要
- 使用0402或0201尺寸以最小化寄生电感
史密斯圆图优化： 我们使用网络分析仪测量和史密斯圆图分析来：
- 可视化通过匹配网络的阻抗变换
- 确定最佳匹配拓扑（L型与π型网络）
- 选择元件值以在工作带宽内实现最小VSWR
- 迭代设计直到在整个频段内实现VSWR <2:1
完整的天线PCB组装服务
从裸PCB制造到完全测试的组装，我们的交钥匙天线PCB服务包括：
PCB制造能力：
- 层数：1-16层，大多数天线设计使用2-4层
- PCB尺寸：最小10mm × 10mm（芯片天线模块）至500mm × 500mm（天线阵列）
- 最小线宽/间距：0.075mm/0.075mm（3mil/3mil）用于细间距射频布线
- 表面处理：ENIG（镀金）标准，用于可焊性和射频性能，沉浸银用于降低成本
- 拼板：每板多个小天线PCB，用于成本效益高的原型制作
具有射频专业知识的SMT组装：
- 元件放置精度：±0.03mm用于匹配网络精度
- AOI（自动光学检测）：100%检测验证元件值和方向
- 射频连接器焊接：SMA、U.FL、IPX连接器安装，具有受控阻抗过渡
- 回流焊曲线：优化曲线防止Rogers材料降解
- 批量能力：大批量组装每月高达50,000个单位
天线测试和验证： 关键测量确保您的天线符合规格：
S参数测试：
- 设备：矢量网络分析仪（VNA），标准DC至6GHz，可提供67GHz
- 测量：S11（回波损耗）、输入阻抗、VSWR
- 接受标准：通常在整个工作频段内S11 <-10dB（VSWR <2:1）
- 测试夹具：定制PCB夹具，带有经过校准的SMA过渡，用于精确测量
- 校准：每日VNA校准确保±0.1dB测量精度
远场模式测试：
- 电波暗室：合作伙伴设施用于辐射模式测量
- 测量参数：增益（dBi）、3dB波束宽度、前后比、极化
- 频率扫描：整个工作带宽的完整模式
- 应用：定向天线、阵列、认证要求
用于蜂窝的OTA（空口）测试：
- TRP（总辐射功率）：所有方向辐射功率的总和
- TIS（总全向灵敏度）：天线接收灵敏度在球面上的平均值
- 认证：北美PTCRB、全球GCF蜂窝设备批准所需
- 合作伙伴网络：我们在认证实验室协调OTA测试
生产测试：
- 100% S11测试：每个生产单位在自动夹具上测试
- 测试时间：使用快速VNA扫描，每单位<5秒
- 统计过程控制：谐振频率和VSWR监控过程漂移
- 拒收率：在适当的设计和过程控制下，通常<1%
- 文档：符合性证书，带有可追溯性测试数据
为什么选择HILPCB进行天线PCB制造
在HILPCB，我们拥有超过15年的天线PCB制造经验，确保为各行业提供高性能无线解决方案。我们在整个设计和制造过程中提供全面的工程支持，帮助您选择正确的天线类型、优化性能并解决任何设计挑战。我们的服务包括免费天线仿真、DFM分析和阻抗匹配网络设计，以确保您的天线PCB符合最高标准。
我们提供针对您应用的材料选择指导。我们的专业知识涵盖一系列高频基板，包括Rogers、Taconic和Isola材料。我们提供混合叠层设计，可在不牺牲性能的情况下将成本降低40-60%，并为成本敏感的应用评估FR4替代方案。凭借我们的批量定价和材料可用性规划，我们确保提供符合您性能和预算要求的成本效益解决方案。
从精密制造到交钥匙解决方案，HILPCB确保每一步的一致质量。我们保持±5%的受控阻抗、精密线宽容差，并专业处理PTFE和陶瓷填充层压板。我们的内部测试包括S11/VSWR测试、自动化生产测试以及认证的OTA测试协调。我们提供快速周转，原型7-10天，生产15-20天，确保低量和高量项目的及时交付。