Diseño de antena PCB de alta frecuencia 2.4G

1. La relación entre la longitud de onda en la PCB y la longitud de onda en el cielo:

1) La relación entre la velocidad de la luz y el medio:

c = 1 / √ (εμ)

entre ellos:

Velocidad de la luz c = 2.99792458 × 10 ^ 8 m / s
Constante dieléctrica de vacío ε = 8.854187817 * 10 ^ (- 12) A * s / (V * m)
Permeabilidad al vacío μ = 4π * 10 ^ (- 7) N / A ^ 2

2) La relación entre la velocidad de la luz y la longitud de onda:

λ = do / f

3) La relación entre la constante dieléctrica y la longitud de onda:

λ = 1 / (f * √ (εμ))

4) La relación entre la permitividad relativa ε 'del medio PCB, la longitud de onda λ' en el PCB y la longitud de onda λ en el aire:

λ '= λ / √ (ε')

La longitud de onda de 2.4G es de 12.5 cm y la longitud de onda de 1/4 es de 3.125 cm.

La constante dieléctrica relativa del material FR-4 de uso común es 4.6, la constante dieléctrica efectiva es 3.279 (calculada por APPCAD) y la longitud de onda 1/4 es 1.726cm.

2. Diseño de antena F invertida

L2 debe tener 1/4 de longitud de onda. Con base en este valor, la permitividad relativa efectiva del material de PCB utilizado puede calcularse en 3.63. Esta permitividad relativa debe estar hecha de material FR-1 PCB, permitividad 5.2, permitividad relativa Constante 3.656

3. Estimación del rendimiento de la antena:

Consulte el documento TI AN058.

Reflectancia: Γ = (Za-Zo) / (Za + Zo)

Relación de onda estacionaria de voltaje: VSWR = (1 + | Γ |) / (1- | Γ |)

Pérdida de retorno: S11db = 20log (Γ)

Es bueno cuando VSWR es 1.5 (RL = 14dB) y necesita ser rediseñado si VSWR es superior a 2.0 (RL = 9.5dB).

4. Método de medición de la relación de onda estacionaria de voltaje:

En el sistema de antena, ya sea que la antena y el equipo estén bien conectados o no, a menudo usamos un parámetro llamado relación de onda estacionaria para medirlo. Cuando la relación de ondas estacionarias es 1, significa que el sistema de antena está bien adaptado y no tiene reflexión. Cuanto mayor sea el número, mayor será el número. Significa que cuanto peor es la condición de coincidencia, mayor es la onda reflejada en el sistema. Entonces, ¿cómo medir la relación de ondas estacionarias de la antena? Aquí les presentaré un método relativamente simple.

Para medir la relación de ondas estacionarias, se requiere un escáner. El método de conexión se muestra en la Figura 2-1. Primero, cortocircuite el terminal del alimentador (cerca del final del sistema de antena). En este momento, la señal emitida por el escáner forma una reflexión total en el terminal del alimentador. Observe su forma de onda de reflexión total como se muestra en la Figura 2-2. La amplitud máxima de la curva es a, y luego conecte la antena al terminal del alimentador. En este momento, la amplitud máxima observada en el escáner en el rango de frecuencia de trabajo es b, como se muestra en la Figura 2-3. Primero encuentre el coeficiente de reflexión P = b / a, y luego use la fórmula S = 1 + P / 1-P para encontrar la relación de ondas estacionarias, donde S representa la relación de ondas estacionarias.