Технология RF цепей - Конструкция антенны на печатной плате для беспроводной связи

Являясь важным компонентом для передачи и приема беспроводного сигнала, печатные антенны играют ключевую роль в беспроводной связи. Как антенна преобразует сигнал из проводного в беспроводной? Как мы можем спроектировать антенну с отличными характеристиками?

О печатной антенне

Что такое печатная антенна? Как следует из названия, на печатной плате печатается контур. Он может быть изображен в виде прямого контура, перевернутого F-образного контура, змеевидного или круглого контура и т.д. Длина контура в основном равна четверти длины волны. Формируют антенну для излучения или приема электрических сигналов.

Конструкция антенны на печатной плате

Несколько ключевых показателей эффективности антенны: коэффициент усиления, диапазон рабочих частот/пропускная способность, коэффициент стоячей волны/входное сопротивление.

Модель антенны на печатной плате

Наиболее распространенной конструкцией антенны на печатной плате является перевернутая F-антенна, как показано на рисунке ниже.

Модель перевернутой F-образной антенны

Длина антенны должна соответствовать четверти длины волны передаваемого сигнала в свободном пространстве, чтобы достичь максимальной эффективности преобразования передачи и приема и повысить входное сопротивление. Длина волны сигнала с частотой 2,45 ГГц в свободном пространстве составляет 122,45 мм, поэтому соответствующая длина антенны составляет около 30,6 мм, что соответствует длине перевернутой части F (L) антенны на печатной плате.

В реальной конструкции, чтобы максимально сократить пространство, занимаемое антенной, часто используется змеевидная проводка. Три параметра - высота антенны (H), расстояние между фидером и точкой (точками) заземления и ширина змеевидной трассы - предназначены для отладки конкретного моделирования.

Змеевидная трасса антенны

В дополнение к змеевидной проводке в перевернутой F-образной части, антенна также нуждается в хорошей плоскости заземления для обеспечения излучения и приема сигнала. Требования к длине заземляющей плоскости такие же, как и к змеевидной части проводки, которая составляет одну четверть длины волны передаваемого сигнала в свободном пространстве, то есть 30,6 мм. Учитывая фактические условия использования устройства, размер беспроводного модуля не может быть слишком большим.

Змеиная маршрутизация антенны

Проверка работоспособности антенны на печатной плате

Мы провели имитационные испытания антенны в программном обеспечении для моделирования (с тестовой базовой платой) и провели реальные испытания на реальной антенне.Результаты испытаний показали, что все параметры антенны соответствуют проектным требованиям.