قد يتناسب الهوائي مع المساحة المتاحة في مخطط لوحة الدوائر المطبوعة، لكنه قد يضطر مع ذلك إلى مشاركة الحيز مع بطارية وغلاف وكابلات. قبل اعتماد اللوحة، اختر بنية تناسب المنتج، وحافظ على أبعادها وترتيبها المرجعي، وخطط لكيفية تقييم النموذج الأولي بعد تجميعه.

ابدأ بالتصميم المرجعي لمورّد الهوائي والمساحة المتاحة في المنتج النهائي. ثم احجز منطقة العنصر المشع وبنية التغذية وموضع الوصول للقياس معًا. قد يؤثر تغيير البطارية أو الغلاف في مرحلة متأخرة على هذا القرار، حتى لو لم يتغير رسم الهوائي نفسه.

اختر البنية وفقًا لقيود المنتج

البنية	متى يُنظر فيها	ما يجب حسمه قبل التخطيط
هوائي مسار مطبوع على PCB	تتسع اللوحة للهندسة المرجعية المختارة، ويمكن للتصميم استيعاب المنطقة المحيطة المطلوبة لها.	شكل العنصر المشع، وعلاقته بحافة اللوحة، وقواعد النحاس الخاصة بكل طبقة، وهندسة التغذية والأرضي، وتأثير الغلاف.
هوائي شريحة	يتناسب تصميم مناسب من المورّد مع أبعاد اللوحة والمنتج المتاحة.	المكوّن ليس سوى جزء من نظام الهوائي: تحقّق من نمط وسادات التثبيت المحدد له، والخلوص المحيط، والأرضي، وترتيب التغذية والمطابقة.
هوائي خارجي	يكون الهوائي خارج اللوحة الرئيسية أنسب لقيود التغليف أو التموضع.	تثبيت الهوائي، ومسار الكابل، وإمكانية الوصول إلى الموصل، وتأثير التجميع بعد تركيبه.

هذه نقاط انطلاق وليست ترتيبًا للأفضلية. فصغر مكوّن الهوائي لا يعني بالضرورة صغر المنطقة التي يجب حجزها على اللوحة. وبالمثل، فإن نقل الهوائي خارج اللوحة يفرض قرارات ميكانيكية وأخرى تتعلق بالكابل، ويجب استيعابها في المنتج.

بالنسبة إلى هوائي PCB أو هوائي الشريحة، اختر تصميمًا مرجعيًا يتوافق بدرجة كافية مع التطبيق المقصود لتقييم أبعاده وترتيبه ومواده. إن ترتيب طبقات اللوحة مهم بقدر أهمية شكلها الخارجي: وثّق الافتراضات وراجع التغييرات مع مراعاة متطلبات تصميم الهوائي. راجع تصميم ترتيب طبقات PCB للاطلاع على قرارات ترتيب الطبقات الأوسع نطاقًا.

افصل منطقة منع العنصر المشع عن المرجع الخاص بالتغذية

من أكثر أخطاء التخطيط أثرًا التعامل مع «خلوص الهوائي» على أنه توجيه لإزالة كل النحاس حول مسار الترددات الراديوية بالكامل.

منطقة منع العنصر المشع هي المنطقة التي يقيّد فيها تصميم الهوائي المختار وجود النحاس أو المكونات أو البنى الأخرى. وقد يختلف امتدادها من طبقة إلى أخرى. أما التغذية فقد تعتمد على موصل مرجعي محدد وعلاقة معينة بأرضي الهوائي. وقد تؤدي إزالة هذا المرجع دون تمييز إلى تغيير بنية التغذية بدلًا من حماية الهوائي.

استخدم الرسم المرجعي المختار للإجابة عن الأسئلة التالية:

ما الطبقات التي تنطبق عليها قيود على النحاس أو المكونات تحت العنصر المشع وحوله؟
أين يجب أن يظل نحاس الأرضي أو النحاس المرجعي موجودًا بالقرب من التغذية والهوائي؟
ما علاقة العنصر المشع بحافة اللوحة وببقية هندسة الأرضي؟
ما ترتيب التغذية والمطابقة الذي يوضحه التصميم المرجعي؟
ما الأبعاد أو المواد أو خصائص التجميع التي تختلف عن المنتج المخطط له؟

لا تنقل قيمة خلوص أو قطع في الأرضي أو قيمة مطابقة من مثال لهوائي غير ذي صلة. تصف وثائق Texas Instruments AN043 وInfineon AN91445 وSilicon Labs AN1088 تصميمات واعتبارات تخطيط محددة؛ ولا تُعد الأشكال والأبعاد الواردة فيها قواعد قابلة للتبادل لكل هوائي.

يحدد المرجع المختار للهوائي متطلبات منطقة الهوائي. وللاطلاع على اعتبارات التصنيع الأوسع، راجع تصنيع PCB للترددات الراديوية.

راجع منطقة الهوائي قبل اعتماد PCB

استخدم رسمًا مرجعيًا أساسيًا يحمل معرّف مراجعة، حتى يتمكن المراجعون من رؤية التصميم المقصود وأي اختلافات عنه.

عنصر المراجعة	ما يجب تسجيله أو التحقق منه قبل الاعتماد
منطقة منع العنصر المشع	حدّد المنطقة المقيّدة الواردة في التصميم المرجعي المختار، وحدّد العناصر الممنوعة فيها.
مسار عودة التغذية والنحاس المرجعي	أوضح المواضع التي تتطلب مرجعًا للتغذية وأرضيًا للهوائي. وتحقّق من أن خلوص العنصر المشع لم يزل النحاس الذي تحتاجه التغذية.
المتطلبات الخاصة بكل طبقة	سجّل القيود والخصائص المطلوبة لكل طبقة نحاس وطبقة مكونات ذات صلة.
الغلاف والبطارية والكابلات	قارن منطقة الهوائي بمواضع أجزاء المنتج القريبة بعد تركيبها، بما في ذلك المسارات المتوقعة للكابلات.
موضع الاختبار	حدّد موضع الوصول إلى التغذية لقياس النموذج الأولي المخطط له، وكيف يرتبط موضع الوصول بمستوى المعايرة المقصود.
الرسم المرجعي الأساسي	سجّل مصدر الهوائي، ومراجعة المستند أو الرسم، والافتراضات ذات الصلة بهندسة اللوحة وموادها.
الاختلافات الموثّقة	أدرج الاختلافات عن المرجع الأساسي، وسبب كل منها، والمراجعة أو فحص النموذج الأولي المقترح له.

هذا الجدول أداة للمراجعة، وليس دليلًا على أن التصميم سيحقق هدفًا للأداء. فهو يجعل التغييرات واضحة بينما لا يزال هناك وقت لتعديل التخطيط أو خطة النموذج الأولي.

مثال افتراضي: مستشعر بتردد 2.4 GHz

يستخدم مستشعر صغير هوائيًا مرجعيًا من المورّد على لوحة PCB الخاصة به. يضع التخطيط الميكانيكي الأول البطارية بالقرب من منطقة الهوائي الموثّقة، ولكن خارجها. يسجّل الفريق مراجعة الرسم المرجعي، وقيود العنصر المشع الخاصة بكل طبقة، والنحاس المرجعي للتغذية، وموضعًا مخططًا لقياس التغذية.

لاحقًا، تُنقل البطارية إلى موضع أقرب لإفساح المجال لخاصية أخرى في التجميع. لم يتغير شكل هوائي PCB، لكن بيئته بعد التركيب تغيرت. ينبغي للفريق أن:

يقارن موضع البطارية الجديد بخلوص الهوائي الموثّق وافتراضات التصميم المرجعي.
يسجّل نقل البطارية بوصفه تغييرًا يستلزم مراجعة الهوائي، بما في ذلك أي اختلاف ناتج عنه.
يخطط لتقييم النموذج الأولي والبطارية والغلاف في موضعيهما المقصودين بعد التركيب، إلى جانب أي تكوين أساسي مفيد.

قد يؤثر النقل على الهوائي تأثيرًا ملموسًا أو قد لا يفعل. وتحدد المراجعة والاختبار المقترح ما يحتاج إلى اهتمام؛ فقرب البطارية وحده ليس نتيجة قياس.

حافظ على إمكانية الوصول للقياس في النموذج الأولي

خطط لإمكانية الوصول للقياس قبل اعتماد اللوحة. حدّد موضع اختبار التغذية المقصود، وتجهيزة الاختبار أو التوصيل اللازم للوصول إليه، ومستوى المعايرة الذي ستُنسب إليه النتيجة. احرص على إمكانية تمييز التكوين المرجعي من تكوين المنتج بعد التركيب، حتى يمكن مقارنة القياسات بصورة ذات معنى.

يصف قياس S11 باستخدام محلل الشبكات المتجهي (VNA) الانعكاس عند مستوى المعايرة المحدد. وهو مفيد لفحص مطابقة التغذية والهوائي، لكنه لا يستطيع بمفرده إثبات كفاءة الإشعاع أو الكسب أو نمط الإشعاع أو المدى أو الامتثال التنظيمي. ويمكن أن تؤثر هندسة الأرضي ومادة PCB والغلاف وتجهيزة القياس جميعها على النتائج.

ما الذي يجب فعله بنتيجة القياس الأول

قارن الاستجابة المقاسة عبر نطاق التشغيل المقصود بمعايير القبول الخاصة بالمشروع. احفظ مع كل مسح مراجعات اللوحة والهوائي، ومستوى المعايرة، وترتيب الكابلات، والمكونات المركّبة للمطابقة، وتكوين الغلاف والبطارية والكابلات. وهذا يجعل المقارنة اللاحقة ذات معنى.

الملاحظة على النموذج الأولي	السؤال أو الإجراء التالي
تختلف الاستجابة بين اللوحة المكشوفة والمنتج بعد تركيبه.	تحقّق من إمكانية تكرار إعداد القياس، ثم قارن التكوينات الميكانيكية المسجّلة. راجع الهوائي والمطابقة في التكوين المقصود بعد التركيب.
يقع الانعكاس خارج هدف المشروع عبر جزء من نطاق التشغيل.	تحقّق من المعايرة، ومن التغذية والأرضي وشبكة المطابقة المنفّذة، بمقارنتها بالتصميم. راجع تغييرات المطابقة أو التخطيط مع مصمم الهوائي وأعد القياس.
يحقق الانعكاس هدف المشروع، لكن الأداء اللاسلكي لا يزال غير كافٍ.	المطابقة وحدها لا تُظهر مدى كفاءة إشعاع الهوائي. راجع النظام اللاسلكي كاملًا واستخدم اختبار إشعاع مناسبًا لاستقصاء أداء الهوائي في تكوين المنتج.

لا تحدد هذه الملاحظات بمفردها سببًا واحدًا. يناقش دليل اختيار الهوائي من TI المعايرة وتأثيرات الكابلات وقياسات الانعكاس والقياسات عبر الهواء لتصميماته النموذجية.

يُعد اختبار الإشعاع الخاص بالمنتج والتقييم التنظيمي المطبق نشاطين منفصلين. للاطلاع على القياس والضبط قبل الاعتماد، راجع ضبط الهوائي وتشذيبه.

أعد حزمة التصنيع والنموذج الأولي

إلى جانب ملفات تصنيع PCB المعتادة، احتفظ برسم مراجعة الهوائي وقائمة الاختلافات متاحين للمناقشة الفنية. تحقّق من الشكل الخارجي للوحة وافتراضات ترتيب الطبقات والنحاس في منطقة الهوائي بمقارنتها بالمرجع المختار قبل تقديم التصميم. وترد فحوص التصنيع العامة في إرشادات قابلية التصنيع لتخطيط PCB.

عند طلب نموذج أولي، صف أي متطلبات تحتاج إلى تأكيد واسأل عما يتضمنه نطاق عرض السعر. لا تفترض أن عرض سعر التصنيع يشمل اختبار الترددات الراديوية أو ضبط الهوائي.

اطلب عرض سعر للوحة PCB أو تواصل مع APTPCB لمناقشة الملفات المقدّمة وتأكيد نطاق العمل.

المراجع الأساسية

Texas Instruments، ‏AN043: هوائي PCB صغير الحجم بتردد 2.4 GHz، ‏SWRA117D.
Texas Instruments، ‏AN058: دليل اختيار الهوائي، ‏SWRA161B.
Infineon، ‏AN91445: إرشادات تصميم الهوائي وتخطيط الترددات الراديوية.
Silicon Labs، ‏AN1088: التصميم باستخدام هوائي PCB على شكل F مقلوب بتردد 2.4 GHz.