Una antena que cabe en el plano de la PCB puede tener que compartir espacio con una batería, una carcasa y cables. Antes de liberar la placa, elija una arquitectura que se adapte al producto, conserve su geometría de referencia y planifique cómo evaluar el prototipo ensamblado.

Parta del diseño de referencia del proveedor de la antena y del espacio disponible en el producto terminado. Después, reserve conjuntamente la región del radiador, la estructura de alimentación y el acceso para las mediciones. Un cambio tardío en la batería o la carcasa puede afectar a esa decisión, incluso si el trazado de la antena no ha cambiado.

Elija una arquitectura según las limitaciones del producto

Arquitectura	Cuándo considerarla	Qué resolver antes de diseñar la disposición
Antena de pista en la PCB	La placa tiene espacio para la geometría de referencia seleccionada y el diseño puede albergar el área circundante requerida.	Forma del radiador, relación con el borde de la placa, reglas de cobre específicas de cada capa, geometría de alimentación y masa, y efecto de la carcasa.
Antena de chip	Un diseño adecuado del proveedor se adapta a la geometría disponible de la placa y del producto.	El componente es solo una parte del sistema de antena: compruebe su patrón de pads especificado, el espacio libre circundante, la masa, la alimentación y la disposición de adaptación.
Antena externa	Una antena situada fuera de la placa principal se adapta mejor a las limitaciones de integración o ubicación.	Montaje de la antena, recorrido del cable, acceso al conector y efecto del conjunto instalado.

Estos son puntos de partida, no una clasificación. Un componente de antena más pequeño no implica necesariamente una región reservada más pequeña en la placa. Del mismo modo, trasladar una antena fuera de la placa introduce decisiones mecánicas y de cableado que deben contemplarse en el producto.

Para una antena PCB o de chip, seleccione un diseño de referencia que se ajuste lo suficiente a la aplicación prevista como para evaluar su geometría y sus materiales. El apilamiento de la placa importa tanto como su contorno: documente las hipótesis y revise los cambios teniendo presentes los requisitos de diseño de la antena. Consulte diseño del apilamiento de PCB para conocer las decisiones generales sobre el apilamiento.

Distinga la zona de exclusión del radiador de la referencia de alimentación

Uno de los errores de disposición con mayores consecuencias es interpretar que el «espacio libre de la antena» exige eliminar todo el cobre alrededor de toda la trayectoria de RF.

La zona de exclusión del radiador es el área en la que el diseño de antena seleccionado restringe el cobre, los componentes u otras estructuras. Su extensión puede variar según la capa. La alimentación, por su parte, puede depender de un conductor de referencia definido y de una relación concreta con la masa de la antena. Eliminar esa referencia indiscriminadamente puede alterar la estructura de alimentación en lugar de proteger la antena.

Utilice el plano de referencia seleccionado para responder a estas preguntas:

¿En qué capas hay restricciones de cobre o componentes debajo y alrededor del radiador?
¿Dónde debe mantenerse el cobre de masa o de referencia cerca de la alimentación y la antena?
¿Cómo se relaciona el radiador con el borde de la placa y con el resto de la geometría de masa?
¿Qué disposición de alimentación y adaptación muestra el diseño de referencia?
¿Qué dimensiones, materiales o características del conjunto difieren de los del producto previsto?

No traslade un espacio libre, un recorte de masa o un valor de adaptación de un ejemplo de antena no relacionado. Texas Instruments AN043, Infineon AN91445 y Silicon Labs AN1088 describen diseños y consideraciones de disposición concretos; sus geometrías no son reglas intercambiables para todas las antenas.

La referencia de la antena seleccionada rige la región de la antena. Para consideraciones generales de fabricación, consulte fabricación de PCB de RF.

Revise la región de la antena antes de liberar la PCB

Utilice un plano base con un identificador de revisión para que quienes lo revisen puedan ver tanto el diseño previsto como cualquier desviación.

Elemento de revisión	Registrar o comprobar antes de la liberación
Zona de exclusión del radiador	Marque la región restringida del diseño de referencia seleccionado e identifique los objetos excluidos.
Retorno de alimentación y cobre de referencia	Muestre dónde se requieren la referencia de alimentación y la masa de la antena. Compruebe que el espacio libre del radiador no haya eliminado cobre que necesita la alimentación.
Requisitos específicos de cada capa	Registre las restricciones y las características requeridas para cada capa pertinente de cobre y componentes.
Carcasa, batería y cables	Compare la región de la antena con las posiciones instaladas de las piezas cercanas del producto, incluido el tendido previsto de los cables.
Ubicación de prueba	Identifique dónde se puede acceder a la alimentación para la medición prevista del prototipo y cómo se relaciona ese acceso con el plano de calibración previsto.
Plano de referencia base	Registre la fuente de la antena, la revisión del documento o plano y las hipótesis pertinentes sobre la geometría y los materiales de la placa.
Desviaciones documentadas	Enumere las diferencias con respecto a la base, su motivo y la revisión o comprobación del prototipo propuesta para cada una.

Esta tabla es una herramienta de revisión, no una prueba de que un diseño vaya a cumplir un objetivo de rendimiento. Permite visualizar los cambios mientras aún hay tiempo para revisar la disposición o el plan del prototipo.

Ejemplo hipotético: un sensor de 2.4 GHz

Un sensor compacto utiliza en su PCB una antena de referencia de un proveedor. La primera disposición mecánica sitúa la batería cerca de la región documentada de la antena, pero fuera de ella. El equipo registra la revisión del plano de referencia, las restricciones del radiador específicas de cada capa, el cobre de referencia de alimentación y una ubicación prevista para medir la alimentación.

Más adelante, la batería se acerca para dejar espacio a otra característica del conjunto. La forma de la antena PCB no ha cambiado, pero su entorno de instalación sí. El equipo debería:

Comparar la nueva posición de la batería con el espacio libre documentado de la antena y las hipótesis del diseño de referencia.
Registrar el desplazamiento de la batería como un cambio que requiere una revisión de la antena, incluida cualquier desviación resultante.
Planificar la evaluación del prototipo con la batería y la carcasa en sus posiciones de instalación previstas, junto con cualquier configuración base que resulte útil.

El desplazamiento podría afectar o no de forma significativa a la antena. La revisión y la prueba propuesta determinan qué requiere atención; la proximidad de la batería, por sí sola, no es un resultado medido.

Conserve el acceso para mediciones en el prototipo

Planifique el acceso para las mediciones antes de liberar la placa. Identifique la ubicación prevista de prueba de la alimentación, el dispositivo de prueba o la conexión necesarios para acceder a ella y el plano de calibración al que se referirá el resultado. Mantenga identificables la configuración de referencia y la configuración del producto instalado para que las mediciones puedan compararse de forma significativa.

Una medición de S11 con un VNA describe la reflexión en el plano de calibración indicado. Es útil para examinar la adaptación de la alimentación y la antena, pero no puede determinar por sí sola la eficiencia de radiación, la ganancia, el diagrama de radiación, el alcance ni el cumplimiento normativo. La geometría de masa, el material de la PCB, la carcasa y el dispositivo de medición pueden afectar a los resultados.

Qué hacer con la primera medición

Compare la respuesta medida en toda la banda de funcionamiento prevista con los criterios de aceptación propios del proyecto. Guarde con cada barrido las revisiones de la placa y de la antena, el plano de calibración, la disposición de los cables, los componentes de adaptación montados y la configuración de la carcasa, la batería y los cables. Esto permite realizar comparaciones significativas posteriormente.

Observación en el prototipo	Siguiente pregunta o acción
La respuesta difiere entre la placa sin carcasa y el producto instalado.	Compruebe que la configuración de medición sea repetible y, después, compare las configuraciones mecánicas registradas. Revise la antena y la adaptación en la configuración instalada prevista.
La reflexión queda fuera del objetivo del proyecto en parte de la banda de funcionamiento.	Compruebe la calibración y compare la alimentación, la masa y la red de adaptación implementadas con el diseño. Revise los cambios de adaptación o disposición con el diseñador de la antena y vuelva a medir.
La reflexión cumple el objetivo del proyecto, pero el rendimiento inalámbrico sigue siendo insuficiente.	La adaptación por sí sola no muestra con qué eficiencia radia la antena. Revise el sistema de radio completo y utilice una prueba radiada adecuada para investigar el rendimiento de la antena en la configuración del producto.

Estas observaciones no identifican por sí solas una causa única. La Guía de selección de antenas de TI aborda la calibración, los efectos de los cables, las mediciones de reflexión y las mediciones por el aire para sus diseños de ejemplo.

Las pruebas radiadas específicas del producto y la evaluación normativa aplicable son actividades distintas. Para las mediciones y el ajuste antes de la liberación, consulte ajuste y recorte de antenas.

Prepare el paquete de fabricación y prototipo

Junto con los archivos habituales de fabricación de la PCB, mantenga disponibles el plano de revisión de la antena y la lista de desviaciones para la discusión técnica. Compruebe el contorno de la placa, las hipótesis sobre el apilamiento y el cobre de la región de la antena frente a la referencia seleccionada antes de enviar el diseño. Las comprobaciones generales de fabricación se tratan en las directrices de DFM para la disposición de PCB.

Al solicitar un prototipo, describa los requisitos que necesiten confirmación y pregunte qué incluye el alcance cotizado. No dé por supuesto que la cotización de fabricación incluye pruebas de RF o ajuste de antenas.

Solicite una cotización de PCB o contacte con APTPCB para comentar los archivos suministrados y confirmar el alcance.

Referencias principales

Texas Instruments, AN043: Antena PCB compacta de 2.4 GHz, SWRA117D.
Texas Instruments, AN058: Guía de selección de antenas, SWRA161B.
Infineon, AN91445: Directrices de diseño de antenas y disposición de RF.
Silicon Labs, AN1088: Diseño con una antena PCB de F invertida de 2.4 GHz.