首頁新聞網誌 BLE 穿戴式裝置中的貼片天線、晶片天線和 PCB 天線（2026 年）：哪種天線能在人體附近存活？

BLE 穿戴式裝置中的貼片天線、晶片天線和 PCB 天線（2026 年）：哪種天線能在人體附近存活？

2026-03-17 1357

如果你的藍牙低功耗穿戴裝置一貼近皮膚或塞進袖子裡就斷線，表示它的天線設計不適合實際應用場景。這份對比報告重點關注產品負責人和專案經理最關心的幾個方面：人體附近的穩定訊號範圍、塑膠和附近金屬造成的訊號衰減、認證風險、成本以及進度可預測性。

關鍵要點

l 沒有絕對的贏家。正確的選擇取決於近身使用情況、外殼和接地尺寸、認證途徑以及預算。

l 只要遵守禁區和基本規則，晶片天線就緊湊且可預測；與定制走線相比，它們通常可以減少調諧迭代次數。

l PCB走線或倒F天線可以最大限度地減少物料清單成本，但對接地尺寸和外殼非常敏感；預計需要更多的調諧週期。

l 當提供足夠的地面/體積時，貼片和類似貼片的解決方案可以提供更高的方向增益和更穩定的體表波束模式。

l 在人體上進行驗證。使用組織模型進行快速 VNA 掃描，然後在凍結 ID 之前，在 2402/2440/2480 MHz 下進行腔室 TRP 檢查。

快速結論：當每種天線類型在身體附近勝出時

超緊湊設計，外殼需頻繁調整：建議使用規格完善的晶片天線。它體積小巧，只要注意邊緣放置和禁區設置，性能就能保持穩定，通常只需要一個簡單的匹配網絡。

一次性、低成本的塑膠材質信標，板邊長度要適合：選擇經過優化的倒F型PCB。單位成本幾乎為零，但要預留時間進行幾何形狀的修改和重新調整，以適應工業設計的演變。

對於經常被身體遮擋的腕戴式裝置：考慮使用貼片或類似貼片的近身解決方案。在適當的地面和高度下，可以提高實際增益並減少身體遮蔽的影響。務必在手腕上驗證訊號模式，而不僅僅是在測試台上。

信標靠近金屬或緊密塑膠內部，在這種情況下失諧是不可避免的：經過驗證的晶片天線（包括地面版本）往往風險最小——前提是您遵循供應商的佈局說明並驗證外殼。

使用預先認證的BLE模組可獲得最快的認證途徑：堅持使用模組標明的天線類型和配置。變更天線類型/增益/方向圖在大多數情況下可能會觸發額外的測試，從而延長認證時間。

並排比較：BLE 的貼片天線、晶片天線和 PCB 天線。

下面，Equalfield 對比重點在於產品團隊最常問的問題。

尺寸	打補丁	晶片（SMD）	PCB走線/反向F
近體穩定性	在足夠的地面/高度條件下，這些變體可以保持車身光束更加穩定；仍需驗證	若遵守禁入區和地面距離規定，結果可預測；請在身上進行驗證。	對箱體/外殼高度敏感；佈局改變時波動最大。
身體輻射覆蓋範圍	更具方向性；變體可以限制深度空值	在板邊處具有準全向性；主體可以產生空隙。	準全指向性；外殼和接地容易扭曲聲場
自由空間的效率與效益	在適當的場地可以獲得更高的方向增益	小型電路板上的峰值增益通常不高	如果你有空間並且能仔細調校，那當然很好。
尺寸和占地面積	更高；需要更多空間才能閃耀	最小的散熱器；明確的間隙窗口	零物料清單；佔用長板邊緣和禁入區域
地面和淨空靈敏度	中等；需要一定的體積和空間	高；違反禁區規則會迅速損害表現。	高；幾何形狀和地面大小對結果影響顯著
調優工作量與迭代風險	適中；音量設定後通常穩定。	遵循規則時，數量較少；通常需要 1-3 個匹配部件。	價格上漲；預計銅價將上漲，旋轉次數將增加。
認證風險和時間	方向增益可能會影響曝光範圍；請規劃預掃描。	如果模組保持不變，則其可預測性與引用不同。	改變往往迫使人們重新評估；更多意想不到的情況發生。
製造重複性	模組化結構穩定良好	高（低溫共燒陶瓷公差）	取決於PCB製程、表面處理和阻焊層。
單位成本（2026 年概覽）	中高階晶片在許多情況下都優於其他晶片	低到中等	最低價（僅限電路板銅）
最適合	腕戴式，遮蔽身體使用，留有容量空間	緊湊型可穿戴設備，具備不斷變化的身份識別和日程安排壓力	具有足夠邊長的低成本信標

身體真正改變的是：失調、模式和效率

人體組織在 2.4 GHz 頻段損耗很大。將任何天線放置在距離皮膚幾毫米的範圍內，都會改變諧振頻率，縮小頻寬，並降低效率。供應商指南明確警告，附近的介質和導體會使天線失諧，金屬化塑膠和過小的間隙會帶來風險；請參閱 NXP 官方應用指南和使用者指南中緊湊型平面硬體說明的實用注意事項。例如，「不要在輻射器下方佈線接地線或走線」和「儘早測試塑膠的射頻損耗」是 NXP 工程說明和用戶資料中反覆強調的主題，您可以在 NXP 的天線設計文獻中找到這些內容。

關於模式穩定性，可穿戴貼片天線的學術研究表明，工程化的表面可以穩定人體上的波束。在一項對比研究中，採用表面特徵的貼片設計與傳統貼片相比，在人體上的主瓣特性存在顯著差異，這強調了結構和間距在皮膚上（而不僅僅是在自由空間中）的重要性。有關人體上的模式結果，請參閱美國國家醫學圖書館提供的同行評審可穿戴雙頻貼片天線分析報告。

如果您正在為失諧問題苦惱，匹配仍然至關重要。一份關於 50 歐姆 PCB 天線匹配和實用優化的紮實入門指南，可以幫助團隊在預約暗室測試時間之前建立快速的預掃描工作流程。如需了解從理論到實際調諧步驟的詳細講解，請參閱由[此處應填寫發布機構名稱]發布的內部指南《如何在 PCB 天線設計中實現 50 歐姆阻抗匹配——從理論到實用優化》。 Kinghelm 團隊。

天線類型深度探索

芯片天線

晶片天線在空間有限的情況下也能發揮出色性能，前提是遵循正確的設計規範：邊緣放置、保持清晰的隔離區域，以及採用帶過孔圍欄的接地共面50歐姆饋線。權威的廠商入門指南解釋了為什麼接地平面是輻射器的一部分，以及為什麼即使是微小的間隙偏差也會嚴重影響效率；它們還指出，只要遵循這些規則，通常只需一個包含1-3個元件的適中匹配網絡就足夠了。如需了解晶片天線的工作原理、常見陷阱和整合模式的簡明技術概述，請參閱Johanson Technology提供的《晶片天線原理》手冊。

對於採購人員和產品經理來說，關鍵在於：晶片天線可以降低工業設計仍在不斷變化時的迭代風險。只要保持接地幾何形狀和禁區佈局不變，通常就可以在不同 SKU 之間沿用經過驗證的封裝佈局，並對匹配的網路進行可預測的更新。

近體測量注意事項：儘管測量結果具有可預測性，但身體負荷仍可能改變共振頻率並產生零點。建議在正式測量前，先進行一次快速的腕部向量網路分析儀（VNA）掃描和三點式瞬態共振電位（TRP）採樣。

相關資源：探索範例外形尺寸和佈局參考 Kinghelm SMT天線類別，了解團隊常用的邊緣安裝幾何形狀範圍。

PCB走線和倒置F

印刷的倒F形電路板單位成本最低。但代價是其對時間和佈局的敏感度。幾何形狀、邊緣長度以及附近的塑膠或金屬都會對性能產生顯著影響。 MCU和射頻供應商提供的實用設計指南詳細介紹了實現諧振所需的共面50歐姆饋電、無接地區域以及走線曲折/長度的權衡，並警告說，即使是微小的外殼改動也可能導致銅箔的修改。如果您有20-30毫米的乾淨電路板邊緣和穩定的塑料，走線可以表現出色——而且它們在物料清單中幾乎可以忽略不計。

穿戴式裝置需要注意：由於貼近皮膚且接地面積小，整合濾波器的性能會受到限制。與整合度高的晶片方案相比，預計需要更多的調諧週期和更大的自由空間到人體環境的阻抗變化。

貼片天線

當您有足夠的空間和地面面積時，貼片式天線就能發揮作用。定向增益和波束寬度有助於突破人體遮擋，尤其是在佩戴於手腕或軀幹附近時。同行評審的可穿戴設備研究對比了傳統貼片式天線和工程化貼片式天線，結果表明，後者能提供更穩定的人體波束，這與許多射頻團隊在實驗艙中已有的直覺相符。

緊湊型SMD貼片晶片已經存在；在極小的面積上，它們的峰值增益可能不高，但其圖案優勢在複雜的安裝方向上仍然可能有所幫助。許多產品團隊會將緊湊型貼片晶片與現有晶片進行比較試驗，以確定最終封裝方案中哪種整合方案更具優勢。

評估方案的資源：審查方案 Kinghelm 了解藍牙貼片天線類別，以了解小型穿戴式裝置典型的外形尺寸和機械方面的權衡。

認證和SAR：天線選擇如何影響風險

對於歐盟市場，2.4 GHz 無線電設備必須符合 EN 300 328 標準中規定的基本發射機和雜訊輻射要求。天線會影響 EIRP、頻寬使用情況和 OTA 輻射特性，因此這些參數需要通過空中驗證。使用預認證模組時，保持與模組清單中相同的天線類型和增益模式通常可以簡化驗證流程；偏離這些設定可能會觸發額外的測試。

根據發射功率、佔空比和分離距離，貼近人體配戴的裝置也可能需要進行SAR評估。如果設備放置位置會使磁場集中在組織附近，則需要儘早進行預掃描。一個實用的方法是：在大致確定設備外殼和天線位置後，預約一次簡短的實驗室測試，並將此作為ID凍結的准入門檻。

符合實際日程安排的實用測試計劃

首先進行快速的桌上型循環測試：在自由空間中使用向量網路分析儀 (VNA) 將阻抗調諧至 50 歐姆，然後使用距離外殼 0-5 毫米的組織模型重複此測試，以估算諧振頻率偏移和頻寬變化。接下來，在 2402、2440 和 2480 MHz 三個頻率下進行 TRP 取樣，並記錄腔室時間，比較自由空間、腕戴或模型配戴條件下的結果。最後，配戴裝置在雜亂的辦公室中進行簡單的距離行走測試，並記錄改變設備方向時的 RSSI 值。這一系列測試能夠讓產品經理清晰地了解失諧風險和方向敏感性，而不會阻礙工業設計。