上个月有个做车载定位器的客户过来,说之前用四根独立天线,壳子上打了四个孔,内部线束绕得像蜘蛛网,产线装配一天出不了多少台。后来我们给他做了一根组合天线,4G、GPS、WiFi、蓝牙全揉进去,外壳只留一个SMA孔,产线插一根线就完事,返修也好查。这种多合一组合天线定制,说实话就是拿空间换装配效率,对结构工程师和天线工程师的配合要求很高。

先讲频率怎么分。4G是700到960、1710到2170、2300到2690这些频段,GPS是1575.42,WiFi和蓝牙挤在2.4G,有的还要加5.8G。想塞进一根天线杆,内部走线不能乱堆。我们厂的做法是分层排,低频4G部分做在底部,用螺旋或者粗一点的铜线拉宽低频带宽,GPS单独做一层陶瓷或者FPC贴片,2.4G和5G做在上部用细一点的振子。层与层之间加隔离,不然4G发射的时候GPS搜星会跳,WiFi吞吐也会掉。

结构上最省空间的是圆柱形外壳,直径从8毫米到15毫米都有,长度看客户预留多少。比如我们给一个工业网关客户做的,外径12.7、总高85毫米,底部一个SMA公头直接拧在设备面板上。客户原先开四个孔,现在只开一个,防水圈和螺母也少配三套。装配时间从原来两根线对插加理线大概三分钟,变成插一根线加拧一个螺母四十秒。产线大姐说终于不用拿扎带绑了。

有个细节很多人忽略,就是馈线的长度和走向。组合天线四路信号如果各自拉一根RG174或者RG316出去,线束还是乱。我们一般建议客户选内部合路加外部单根馈线的方案,就是天线内部把4G和GPS还有WiFi蓝牙通过滤波合路,出来一根线带着一个多芯接头,或者直接做成SMA单接口。这样线束最省,但成本会高个几块钱。要是客户对成本敏感,就做四根短馈线出来,线长控制在100毫米以内,在设备内部留一个小的转接板位置。

我们给一个做行车记录仪的客户做过FPC形式的组合天线,贴在设备后壳内侧。4G和GPS走FPC线路,WiFi蓝牙走同一张FPC的另外两个区域,四路信号在FPC末端汇到一个BTB连接器。这种不用开孔,笔记本、平板、执法记录仪都能用,但调试麻烦,因为贴着主板会互相干扰。我们打样打了三版,第一版GPS搜星慢,第二版把GPS区域挪到离电源管理芯片远一点,第三版才稳定。前后花了大概十二个工作日。

不建议所有产品都硬上多合一。如果设备内部空间特别小,比如智能手表或者很小的定位标签,四路全做在一根杆上会让低频4G的带宽变窄,驻波压不下去。我们碰到过客户硬要8毫米直径塞四路,结果4G的B20和B28频段驻波都飘到2.5以上,实际用起来信号掉得厉害。这种情况要么接受天线增益和带宽的妥协,要么拆成4G加GPS一根、WiFi蓝牙一根。我们一般会跟客户先把实测数据摊开,能做就做,不能做也直接说。

我们厂做这类组合天线定制,常规流程是客户给结构空间和频率需求,我们两天内出初步的电气规格书和结构示意,确认后开简易模或者用机加工样件打样,周期七到十个工作日。外贸客户如果要做FCC和CE,我们会在打样阶段就把驻波、增益、效率的摸底报告先出一版,避免后面认证卡住返工。天线这东西,图纸看着差不多,实际装上去测了才知道行不行,所以我们一直坚持先打样再谈批量价。