2.4G hoogfrequent PCB-antenneontwerp

1. De relatie tussen de golflengte in de printplaat en de golflengte in de lucht:

1) De relatie tussen de lichtsnelheid en het medium:

c = 1 / √ (εμ)

onder hen:

Lichtsnelheid c = 2.99792458 × 10 ^ 8 m / s
Vacuüm diëlektrische constante ε = 8.854187817 * 10 ^ (- 12) A * s / (V * m)
Vacuümpermeabiliteit μ = 4π * 10 ^ (- 7) N / A ^ 2

2) De relatie tussen de lichtsnelheid en golflengte:

λ = c / f

3) De relatie tussen diëlektrische constante en golflengte:

λ = 1 / (f * √ (εμ))

4) De relatie tussen de relatieve permittiviteit ε 'van het PCB-medium, de golflengte λ'in de PCB en de golflengte λ in de lucht:

λ '= λ / √ (ε')

De golflengte van 2.4 G is 12.5 cm en de 1/4 golflengte is 3.125 cm

De relatieve diëlektrische constante van het veelgebruikte FR-4-materiaal is 4.6, de effectieve diëlektrische constante is 3.279 (berekend door APPCAD) en de 1/4 golflengte is 1.726 cm

2. Ontwerp van omgekeerde F-antenne

L2 moet een golflengte van 1/4 zijn. Op basis van deze waarde kan de effectieve relatieve permittiviteit van het gebruikte PCB-materiaal worden berekend op 3.63. Deze relatieve permittiviteit moet worden gemaakt van FR-1 materiaal PCB, permittiviteit 5.2, relatieve permittiviteit constante 3.656

3. Schatting van antenneprestaties:

Raadpleeg TI-document AN058

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

Spanning staande golfverhouding: VSWR = (1 + | Γ |) / (1- | Γ |)

Retourverlies: S11db = 20log (Γ)

Het is goed als VSWR 1.5 (RL = 14dB) is, en het moet opnieuw worden ontworpen als VSWR hoger is dan 2.0 (RL = 9.5dB).

4. Meetmethode van de spanning staande golfverhouding:

In het antennesysteem, of de antenne en de apparatuur nu goed zijn aangesloten of niet, gebruiken we vaak een parameter genaamd staande golfverhouding om het te meten. Wanneer de staande golfverhouding 1 is, betekent dit dat het antennesysteem goed op elkaar is afgestemd en geen reflectie heeft. Hoe groter het nummer, hoe groter het nummer. Het betekent dat hoe slechter de afstemmingsconditie is, hoe groter de gereflecteerde golf in het systeem is. Hoe meet je dan de staande golfverhouding van de antenne? Hier laat ik je kennismaken met een relatief eenvoudige methode.

Om de staande golfverhouding te meten, is een scanner vereist. De verbindingsmethode wordt weergegeven in afbeelding 2-1. Maak eerst kortsluiting in de aansluiting van de feeder (aan het einde van het antennesysteem). Op dit moment vormt het door de scanner afgegeven signaal totale reflectie aan de aansluiting van de feeder. Bekijk de totale reflectiegolfvorm zoals weergegeven in afbeelding 2-2. De maximale amplitude van de curve is a, en sluit vervolgens de antenne aan op de aansluiting van de feeder. Op dit moment is de maximale amplitude die wordt waargenomen op de scanner in het werkfrequentiebereik b, zoals weergegeven in afbeelding 2-3. Zoek eerst de reflectiecoëfficiënt P = b / a en gebruik vervolgens de formule S = 1 + P / 1-P om de staande golfverhouding te vinden, waarbij S de staande golfverhouding vertegenwoordigt.