通常在進入設計周期末尾之前，天線設計不會引起太大注意。原因或許就是因為它們是無源器件，在RF信號通路中所起的作用看來不大。也可能是是因為設計師希望他們一直有能力在剩余空間內配置天線設計和進行元件選擇。還有可能是因為天線不是摩爾定律的受益者。

無論具體原因何在，便攜無線產品設計人員現如今都面臨著許多新的工具、新的方法和新的元件，從而使得對理想天線的追求又增添了新的折衷過程。在這個過程中，設計人員需要切切實實地在“造和買”之間作出艱難取舍。與你必須花錢購買的有源器件不同，完全可能只以PCB上幾平方厘米的代價免費制造一個天線。在許多情況下，這是一種有吸引力的可行選項。但在其它許多情況下，享用這種明顯的“免費午餐”的成本太高。現在，一些更新的天線設計和器件的出現，使得設計師有了另一種選擇。

小天線的世界

小天線在電氣上的一般定義是：基本元件的尺度短于波長的1/10。對一個300MHz信號，定義上的閥值是10厘米；而在1GHz，該值僅為3厘米。

傳統上，小天線僅能提供有限的性能。若你想要真正高效的天線性能，你需要將更多的金屬伸向空中并采用多種或形狀復雜的元件，以提升增益、控制帶寬、改變場型或抑制鄰近信號。另外，你必須確保天線阻抗與RF前端相匹配，以使功率傳輸最大化。以蜂窩手機和Wi-Fi為代表的向更高頻率RF轉變的主要好處之一，是小天線在這些應用中具備電氣可行性。

雖然天線“族譜”紛繁復雜，但無論你使用基于PCB的天線還是分立天線，包含小天線的這個分支都需要在設計中很好地進行折衷處理。

PCB天線，既可以是小片或小環，可以是螺旋形或線形。它們的BOM成本可以忽略不計，只需要占用PCB空間。值得注意的是，某些PCB天線并非主電路板的一部分，而是作為獨立器件，通常附在產品外殼里面。其性能還取決于布局、幾何尺寸及其與附近元件的相對位置。另外，用戶的手、身體或頭部通常對天線性能產生不利影響。產品中元件或PCB布局的任何改變都將波及到天線性能。所以這種設計是受到限制的，而最終產品定型前的修改也意義不大。

另一方面，對天線的修改——無論是為了迎合規范的變化或克服設計缺陷——一旦被確定后都可迅速執行，且不會對BOM產生影響。修改還會影響天線阻抗。所以，你也許還需要改變設計好的匹配電路。

相反，分立天線會涉及到BOM成本，且通常要由供應商根據特定的頻段、帶寬及其它性能參數進行專門設計。作為回報，這種天線比PCB天線占用更少的PCB空間，而且如果不是完全不受影響的話，PCB布局、臨近器件或用戶對其的影響也小得多。天線阻抗由物理設計所固定，所以匹配網絡也被固定了，且與布局、器件擺放位置無關。這些因素使設計師不再面對某些挑戰性約束，以及不用再重新設計PCB布局及計算BOM。

自己動手設計天線

對于通常基于PCB的小天線而言，有許多可能的設計方法。最常見的是采用明線(也稱為開口)結構(例如雙極和單極天線)、環線設計(例如環狀天線)，以及實心塊設計。

開口天線實際上就是自無線電技術發軔之初就業已存在的大個天線的縮微版。實際上，因Heinrich Hertz在其1888年的實驗中采用的就是雙極天線，所以它有時又稱為Hertz天線。它與地平面是平衡的，在有線和衛星電視出現前，它一直忠實履行著VHF TV兔耳天線的職責。

與雙極相反，單極天線對地是單端的，所以需要一個地平面。在許多無線應用中，單極天線作為鞭狀天線使用。它也被稱作馬可尼天線，在馬可尼早期實驗中用的就是這種天線。

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圖1：環形天線(a)易于實現。矩形塊天線(b)使用規劃得很好的PCB空間(它也可是一個分立器件)

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在諸如UHF TV等批量市場使用的環形天線也有悠久歷史。它的周長約等于能接收到信號的波長(見圖1a)。從電氣特性講，矩形塊天線是一個較寬的微帶傳輸線，其長度是工作波長的一半。在圖1b中，波長不是以真空中的傳播計算的，而是以絕緣的PCB材料計算的。矩形塊的共振頻段相當窄，所以其工作帶寬也相當窄——約是標稱中心頻率的5%，該特性是好是壞，取決于具體應用。

所有這三類天線都可用PCB實現，且一個多層PCB能提供多個設計選擇，包括作為某些結構所需的地平面。類似遙控開鎖(RKE)以及車庫開啟器等對性能要求不苛刻的應用，采用的就是這種天線設計。