2.4 G Hochfrequenz-PCB-Antennendesign

1. Die Beziehung zwischen der Wellenlänge in der Leiterplatte und der Wellenlänge am Himmel:

1) Die Beziehung zwischen Lichtgeschwindigkeit und Medium:

c = 1 / √ (εμ)

darunter:

Lichtgeschwindigkeit c = 2.99792458 × 10 ^ 8 m / s
Vakuumdielektrizitätskonstante ε = 8.854187817 * 10 ^ (- 12) A * s / (V * m)
Vakuumpermeabilität μ = 4π * 10 ^ (- 7) N / A ^ 2

2) Die Beziehung zwischen Lichtgeschwindigkeit und Wellenlänge:

= c / f

3) Die Beziehung zwischen Dielektrizitätskonstante und Wellenlänge:

λ = 1 / (f * √ (εμ))

4) Die Beziehung zwischen der relativen Permittivität ε'des PCB-Mediums, der Wellenlänge λ'in der PCB und der Wellenlänge λ in der Luft:

λ '= λ / √ (ε')

Die Wellenlänge von 2.4 G beträgt 12.5 cm und die 1/4 Wellenlänge beträgt 3.125 cm

Die relative Dielektrizitätskonstante des üblicherweise verwendeten FR-4-Materials beträgt 4.6, die effektive Dielektrizitätskonstante beträgt 3.279 (berechnet von APPCAD) und die 1/4 Wellenlänge beträgt 1.726 cm

2. Design der invertierten F-Antenne

L2 sollte 1/4 Wellenlänge sein. Basierend auf diesem Wert kann die effektive relative Permittivität des verwendeten PCB-Materials mit 3.63 berechnet werden. Diese relative Permittivität muss aus FR-1-Material PCB, Permittivität 5.2, relative Permittivität Konstante 3.656 bestehen

3. Antennenleistungsschätzung:

Siehe TI-Dokument AN058

Reflexionsvermögen: Γ = (Za-Zo) / (Za + Zo)

Stehwellenverhältnis der Spannung: VSWR = (1 + | Γ |) / (1- | Γ |)

Rückflussdämpfung: S11db = 20log (Γ)

Es ist gut, wenn VSWR 1.5 beträgt (RL = 14 dB), und es muss neu gestaltet werden, wenn VSWR über 2.0 liegt (RL = 9.5 dB).

4. Messmethode für das Stehwellenverhältnis der Spannung:

Unabhängig davon, ob die Antenne und das Gerät gut verbunden sind oder nicht, verwenden wir im Antennensystem häufig einen Parameter, der als Stehwellenverhältnis bezeichnet wird, um ihn zu messen. Wenn das Stehwellenverhältnis 1 beträgt, bedeutet dies, dass das Antennensystem gut angepasst ist und keine Reflexion aufweist. Je größer die Zahl, desto größer die Zahl. Dies bedeutet, dass die reflektierte Welle im System umso größer ist, je schlechter die Anpassungsbedingung ist. Wie misst man dann das Stehwellenverhältnis der Antenne? Hier werde ich Ihnen eine relativ einfache Methode vorstellen.

Zur Messung des Stehwellenverhältnisses ist ein Scanner erforderlich. Die Verbindungsmethode ist in Abbildung 2-1 dargestellt. Schließen Sie zuerst die Klemme des Abzweigs kurz (nahe dem Ende des Antennensystems). Zu diesem Zeitpunkt bildet das vom Scanner ausgegebene Signal eine Totalreflexion am Anschluss des Abzweigs. Beobachten Sie die Totalreflexionswellenform wie in Abbildung 2-2 dargestellt. Die maximale Amplitude der Kurve beträgt a. Schließen Sie dann die Antenne an den Anschluss des Abzweigs an. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die am Scanner im Arbeitsfrequenzbereich beobachtete maximale Amplitude b (siehe Abbildung 2-3). Ermitteln Sie zuerst den Reflexionskoeffizienten P = b / a und verwenden Sie dann die Formel S = 1 + P / 1-P, um das Stehwellenverhältnis zu ermitteln, wobei S das Stehwellenverhältnis darstellt.