Design dell'antenna PCB ad alta frequenza 2.4G

1. La relazione tra la lunghezza d'onda nel PCB e la lunghezza d'onda nel cielo:

1) Il rapporto tra la velocità della luce e il mezzo:

c = 1 / √ (εμ)

tra loro:

Velocità della luce c = 2.99792458 × 10 ^ 8 m / s
Costante dielettrica del vuoto ε = 8.854187817 * 10 ^ (- 12) A * s / (V * m)
Permeabilità al vuoto μ = 4π * 10 ^ (- 7) N / A ^ 2

2) La relazione tra la velocità della luce e la lunghezza d'onda:

= c / f

3) La relazione tra costante dielettrica e lunghezza d'onda:

λ = 1 / (f * √ (εμ))

4) La relazione tra la permittività relativa ε 'del mezzo PCB, la lunghezza d'onda λ' nel PCB e la lunghezza d'onda λ nell'aria:

λ '= λ / √ (ε')

La lunghezza d'onda di 2.4 G è di 12.5 cm e la lunghezza d'onda di 1/4 è di 3.125 cm

La costante dielettrica relativa del materiale FR-4 comunemente usato è 4.6, la costante dielettrica effettiva è 3.279 (calcolata da APPCAD) e la lunghezza d'onda 1/4 è 1.726 cm

2. Progettazione dell'antenna F invertita

L2 dovrebbe essere 1/4 di lunghezza d'onda. In base a questo valore, la permettività relativa effettiva del materiale PCB utilizzato può essere calcolata pari a 3.63. Questa permettività relativa deve essere fatta di materiale PCB FR-1, permettività 5.2, permettività relativa Costante 3.656

3. Stima delle prestazioni dell'antenna:

Fare riferimento al documento TI AN058

Riflettanza: Γ = (Za-Zo) / (Za + Zo)

Rapporto d'onda stazionaria di tensione: VSWR = (1 + | Γ |) / (1- | Γ |)

Perdita di ritorno: S11db = 20log (Γ)

È buono quando VSWR è 1.5 (RL = 14dB) e deve essere riprogettato se VSWR è superiore a 2.0 (RL = 9.5dB).

4. Metodo di misurazione del rapporto delle onde stazionarie di tensione:

Nel sistema di antenna, indipendentemente dal fatto che l'antenna e l'apparecchiatura siano ben collegate o meno, spesso utilizziamo un parametro chiamato rapporto d'onda stazionaria per misurarlo. Quando il rapporto delle onde stazionarie è 1, significa che il sistema di antenna è ben adattato e non ha riflessi. Maggiore è il numero, maggiore è il numero. Significa che peggiore è la condizione di corrispondenza, maggiore è l'onda riflessa nel sistema. Allora come misurare il rapporto delle onde stazionarie dell'antenna? Qui ti presenterò un metodo relativamente semplice.

Per misurare il rapporto delle onde stazionarie, è necessario uno scanner. Il metodo di connessione è mostrato nella Figura 2-1. Innanzitutto, cortocircuitare il terminale dell'alimentatore (vicino alla fine del sistema di antenna). A questo punto, il segnale in uscita dallo scanner forma una riflessione totale al terminale dell'alimentatore. Osservare la sua forma d'onda di riflessione totale come mostrato nella Figura 2-2. L'ampiezza massima della curva è a, quindi collegare l'antenna al terminale dell'alimentatore. A questo punto, l'ampiezza massima osservata sullo scanner nell'intervallo di frequenza di lavoro è b, come mostrato nella Figura 2-3. Per prima cosa trova il coefficiente di riflessione P = b / a, quindi usa la formula S = 1 + P / 1-P per trovare il rapporto delle onde stazionarie, dove S rappresenta il rapporto delle onde stazionarie.