Inicio - Blog

Antena de chip vs. Antena de PCB: Una guía de comparación

Antena de chip vs Antena de PCB-Comprender la comparación entre la antena de chip y la antena de PCB es importante a la hora de elegir las antenas para sus diseños integrados. Su dispositivo electrónico necesita una antena para conectarse a través de la radiofrecuencia (RF). Los ejemplos típicos de dispositivos de RF en el mundo de la fabricación electrónica son los gadgets con walkie-talkie Bluetooth y las comunicaciones por satélite. Las antenas son el ingrediente principal de los gadgets de RF y pueden influir significativamente en su rendimiento. Los principales requisitos de las aplicaciones modernas de RF son un rendimiento excelente, una reducción del tamaño y un bajo coste.  

En lo que respecta a la comparación entre la antena de chip y la antena de PCB, será útil considerar una antena de trazado de PCB a la hora de minimizar el coste total del dispositivo. Por otro lado, las antenas de chip de cerámica proporcionan un rendimiento general eficiente en cuanto a miniaturización y rendimiento. Este artículo profundiza en el debate de la antena de chip frente a la de PCB. Discute los pros y los contras de cada una de ellas y los requisitos de diseño que debes tener en cuenta a la hora de elegir la antena adecuada para utilizar en tu diseño. 

1. ¿Qué es una antena de chip de cerámica? 

Antena de chip vs Antena de PCB 1

Al comparar una antena de chip Vs antena de PCB, usted debe reconocer las antenas de chip de cerámica por sus menores necesidades espaciales. Además, puedes incluirlas fácilmente en las placas de circuito para generar frecuencias electromagnéticas de alta frecuencia. Sin embargo, tienen un alcance de RF limitado, por lo que son ideales para aparatos pequeños, como routers Wi-Fi y smartphones.En general, las antenas de chip producen y reciben radiofrecuencias igual que otras antenas. Lo único es que tienen un tamaño más pequeño que las antenas de PCB. Sin embargo, es su pequeño tamaño lo que le permitirá montarlas dentro de los productos electrónicos de forma eficaz. Además, son alternativas más económicas cuando no se quiere sacrificar la calidad del producto.   

2. ¿Qué es una antena de trazado de PCB? 

Una antena de trazado PCB consiste en un trazado dibujado directamente en una placa de circuito. Es esencial darse cuenta de que el tipo de antena y los requisitos de espacio determinan el tipo de traza. Las trazas de PCB que se pueden utilizar incluyen trazas en forma de F invertida, trazas rectas, curvas, serpenteantes y circulares.   

Por lo general, una antena de trazado de PCB actúa como método de comunicación inalámbrica. Además, durante la fabricación de la placa de circuito impreso, se debe laminar la traza sobre la superficie de la placa. Pero a veces las trazas de PCB cubren muchas capas, especialmente en las PCB de varias capas.

3. Antena de chip cerámico vs. Antena de PCB: Ventajas y desventajas

3.1 Antena de chip cerámico

Pros 

En el debate sobre la antena de chip frente a la de placa de circuito impreso, es innegable que el uso de una antena de chip cerámico presenta numerosas ventajas. En concreto, elimina el requisito de la costosa producción de prototipos y del software de simulación. La capacidad de ajuste de la red de la antena y la ausencia de propiedades físicas garantizan las ventajas mencionadas. Las antenas de chip cerámico ofrecen más ventajas, como por ejemplo

Se presentan como piezas separadas.

Se pueden obtener fácilmente tamaños pequeños y numerosas configuraciones para diferentes diseños.  

La proximidad a otras piezas no crea efectos adversos como en las antenas de trazado de PCB. 

Los factores ambientales y humanos causan impactos insignificantes en las antenas de chip en comparación con las antenas de trazado. 

Ofrecen alternativas flexibles de sintonización y prueba. 

Se pueden introducir fácilmente modificaciones en el diseño.

Contras

Como todo en este mundo, las antenas de cerámica también tienen su lado oscuro. A continuación se detallan los contras de las PCB de cerámica: 

Los costes iniciales de la antena y la logística pueden ser más caros que los de una antena PCB Trace. 

Requiere algunos conocimientos de RF para su óptima implementación. 

Tiene un rendimiento inferior al de una antena de trazado. 

3.2 Antena de trazado de PCB

Pros

Los defensores del debate entre la antena de chip y la antena de PCB argumentan que una antena de trazado es difícil de aplicar, crear y afinar. Esto es particularmente cierto en una operación consistente y pequeña. Además, al igual que una antena de hilo, las frecuencias de ancho de banda finales determinan el tamaño de una antena de traza. A continuación se exponen las principales ventajas de una antena de trazado de PCB.

Los costes de producción son bajos, ya que se integra la traza en el proceso de fabricación de la placa. 

Una antena de traza puede acomodar un amplio ancho de banda cuando se sintoniza al máximo. 

La estructura de la traza de PCB es sencilla, y como se coloca la antena en la superficie, el perfil de la estructura es relativamente fino. 

Proporciona una mayor capacidad de resistencia y fiabilidad de la red. 

Se puede insertar fácilmente en la PCB durante la producción.

Contras

Estos son los contras de la antena Trace:

Es difícil de crear, principalmente en frecuencias mínimas. 

Una antena de trazado es muy propensa a las modificaciones del diseño de la placa de circuito impreso, por lo que hay que ajustarla después de cada alteración o reproducción. 

Requiere mucho espacio, sobre todo en frecuencias mínimas. 

La necesidad de un mayor espacio en la placa eleva los gastos de diseño. 

Son susceptibles a los factores humanos y ambientales.

4. Antena de chip vs. Antena de PCB: Consejos para el diseño de antenas integradas

Las antenas son componentes esenciales del sistema inalámbrico. Sin embargo, la mayoría de los diseñadores suelen considerarlas como algo secundario. Si se planifica el diseño de la antena al principio del proceso de fabricación, se aprovechará el rendimiento del producto. Además, también eliminará retrasos y reproducciones en las fases posteriores. A continuación se ofrecen algunos consejos cruciales para ayudarle a preparar el diseño de una antena integrada. 

4.1 Materiales 

Tanto si esculpe la estructura de la antena en una placa, en plástico o en metal estampado, asegúrese de que estos materiales tienen propiedades dialécticas estables. Los materiales de las placas dieléctricas FR4 de bajo coste difieren significativamente de un proveedor a otro. Por ello, debe especificar los materiales de la placa desde el principio. 

4.2 Sugerencias físicas

Para garantizar que su dispositivo electrónico tenga un alto rango de rendimiento, necesita un sistema de antena eficaz. Además, debe prever un espacio adecuado para el sistema de antenas. Por lo tanto, participe en las fases iniciales del ciclo de producción de su aparato. Esto le permitirá discutir y acordar las opciones de diseño. También tendrá la oportunidad de deshacerse de cualquier compromiso potencial.  

 4.3 Ubicación del producto 

Cuando coloca una antena en los extremos de su producto, ésta se vuelve sensible a las condiciones ambientales inmediatas. Por lo tanto, debe tener en cuenta cómo piensa utilizar su producto y dónde piensa ubicarlo. Por ejemplo, debe asegurarse de que su antena no quede cubierta por las manos del usuario final cuando la sostenga de forma natural en el caso de un aparato de mano. En el caso de los dispositivos montados en la pared, pregúntese si los consumidores los fijarán en partes metálicas. Esto se debe a que las superficies metálicas afectan significativamente al rendimiento del producto. 

4.4 Carcasas y revestimientos

No cubra su antena con una carcasa metálica ni utilice un revestimiento metálico para tener un alto rendimiento de la antena. Además, póngase en contacto con sus colegas mecánicos y de identificación de su empresa para asegurarse de que la región que rodea su antena está libre de cualquier material potencialmente molesto. 

4.5 Antena de chip vs Antena de PCB-Estructuras internas

La ubicación de los conjuntos metálicos internos en relación con la antena también influye en el rendimiento del producto. Por ejemplo, en los gadgets portátiles, la batería es el componente principal del conjunto general. Por lo tanto, hay que definir su ubicación y función en el diseño de la antena. 

4.6 Antena de chip vs Antena de PCB-Peso de la antena 

Cuando se habla de una antena empotrada, se hace referencia a un componente físico. Por ejemplo, la parte tallada de la placa de circuito impreso o la sección de plástico de la carcasa metalizada. Pero en la mayoría de los casos, esto forma una sola porción del sistema de antena. La tierra principal del sistema consiste en la mitad restante. Dado que ésta suele ser la tierra principal de la placa, debe asegurar un peso suficiente para que la antena pueda vibrar adecuadamente.

4.7 Antena de chip vs Antena de PCB-Sensibilidad de los circuitos EMI/RFI

Los sistemas inalámbricos se componen de transmisores y receptores. El transmisor puede interferir con el circuito adyacente. Esto hace que el receptor sea vulnerable a las interferencias de los circuitos locales. Por lo tanto, debe colocar la antena en relación con los circuitos sensibles para lograr un alto rendimiento del producto inalámbrico.

5. Antena de chip vs. Antena de PCB: Desafíos de desintonización de la frecuencia de la antena durante las pruebas

Dado que la disposición de la placa tiene un impacto significativo en el rendimiento de la antena, es necesario afinarla para lograr el máximo rendimiento del sistema. Es esencial darse cuenta de que una adecuada adaptación de la resistencia eléctrica produce una transmisión de frecuencia total en la banda apropiada. 

En el caso de las antenas de trazado, dado que el diseño de la antena se inclina por el diseño general de la placa, es difícil llevar a cabo la sintonización y establecer el máximo rendimiento. Además, la mínima permitividad de la placa dieléctrica hace que la antena sea demasiado vulnerable a las alteraciones de diseño y a las variantes de tolerancia. En estos casos, es necesario volver a girar la placa de circuito impreso para obtener el máximo rendimiento de la antena. 

Con las antenas cerámicas, se pueden variar los aspectos de adaptación para atender a la desafinación incorporada. La mayoría de los ingenieros prefieren el método del tipo Π ya que proporciona la mejor flexibilidad en cuanto a la sintonización del ancho de banda de trabajo.

Cuando diseñe su red de adaptación preferida, puede utilizar un analizador vectorial de redes (VNA) para revisar su circuito de prueba de PCB. Además, el VNA le ayudará a establecer la resistencia de entrada de la antena. Puede encontrar el parámetro S, la banda VSWR, para obtener la eficiencia de su antena de cerámica en PCB.  

WellPCB ofrece servicios de optimización de antenas de cerámica. Nuestro personal de RF ajustará la red de adaptación a su resistencia preferida utilizando tecnología de vanguardia para obtener el máximo rendimiento. Es importante señalar que la adaptación mejora la eficiencia de la antena para el ancho de banda seleccionado en el entorno de trabajo del producto. Nuestro personal también evalúa las disposiciones de diseño para un uso adecuado del espacio de la placa de circuito impreso.       

Reflexiones finales sobre la comparación entre la antena de chip y la antena de PCB 

En lo que respecta a la comparación entre la antena de chip y la antena de PCB, una antena de chip experimenta menos desintonización por factores humanos y ambientales que una antena de PCB. Las dos antenas ofrecen una mejor distancia de antena a antena en los dispositivos multirradio y superan a las antenas PCB cuando se elige el tipo de antena óptimo y se implementa en consecuencia.  

El rendimiento de la antena debe probarse en el producto final, totalmente práctico, mediante mediciones OTA. Con las antenas de PCB, los fallos de evaluación son costosos y difíciles de resolver y requieren numerosas iteraciones de la placa. Recuerde que la antena de chip es una pieza independiente; por lo tanto, puede mejorarla fácil y rápidamente. Se puede retorcer la sintonía y probar el rendimiento del sistema modificando sólo la parte de la antena. Esperamos que la guía de comparación entre la antena de chip y la antena de PCB le ayude a elegir la antena adecuada para sus diseños integrados.    

Hommer Zhao
Olá, sou o Hommer, fundador do WellPCB. Até agora, temos mais de 4.000 clientes em todo o mundo. Qualquer dúvida pode ficar à vontade para entrar em contato comigo. Desde já, obrigado.

Servicios