2.4G 고주파 PCB 안테나 설계

1. PCB의 파장과 하늘의 파장 사이의 관계 :

1) 빛의 속도와 매체의 관계 :

c = 1 / √ (εμ)

그들 중 :

빛의 속도 c = 2.99792458 × 10 ^ 8 m / s
진공 유전 상수 ε = 8.854187817 * 10 ^ (-12) A * s / (V * m)
진공 투과성 μ = 4π * 10 ^ (-7) N / A ^ 2

2) 빛의 속도와 파장의 관계 :

λ = c/f

3) 유전 상수와 파장의 관계 :

λ = 1 / (f * √ (εμ))

4) PCB 매체의 비유 전율 ε ', PCB의 파장 λ'및 대기의 파장 λ 사이의 관계 :

λ '= λ / √ (ε')

2.4G의 파장은 12.5cm이고 1/4 파장은 3.125cm입니다.

일반적으로 사용되는 FR-4 재료의 비유 전율은 4.6, 유효 유전율은 3.279 (APPCAD로 계산), 1/4 파장은 1.726cm입니다.

 

2. 역 F 안테나 설계

L2는 1/4 파장이어야합니다. 이 값을 기반으로 사용 된 PCB 재료의 유효 상대 유전율은 3.63으로 계산할 수 있습니다. 이 비유 전율은 FR-1 재질 PCB, 유전율 5.2, 비유 전율 상수 3.656으로 만들어야합니다.

 

3. 안테나 성능 추정 :

TI 문서 AN058 참조

반사율 : Γ = (Za-Zo) / (Za + Zo)

전압 정재파 비율 : VSWR = (1 + | Γ |) / (1- | Γ |)

반사 손실 : S11db = 20log (Γ)

VSWR이 1.5 (RL = 14dB)이면 좋으며, VSWR이 2.0 (RL = 9.5dB) 이상이면 재 설계해야합니다.

 

4. 전압 정재파 비율의 측정 방법 :

안테나 시스템에서는 안테나와 장비가 잘 연결되어 있는지 여부에 관계없이 종종 정재파 비율이라는 매개 변수를 사용하여 측정합니다. 정재파 비율이 1이면 안테나 시스템이 잘 일치하고 반사가 없음을 의미합니다. 숫자가 클수록 숫자가 커집니다. 이는 매칭 조건이 나쁠수록 시스템에서 반사파가 커진다는 것을 의미합니다. 그렇다면 안테나의 정재파 비율을 측정하는 방법은 무엇입니까? 여기서는 비교적 간단한 방법을 소개합니다.

정재파 비율을 측정하려면 스캐너가 필요합니다. 연결 방법은 그림 2-1과 같습니다. 먼저 피더 (안테나 시스템 끝 근처)의 단자를 단락시킵니다. 이때 스캐너에서 출력되는 신호는 피더 단자에서 전반사를 형성합니다. 그림 2-2와 같이 전반사 파형을 관찰하십시오. 곡선의 최대 진폭은 a이고 안테나를 피더 단자에 연결합니다. 이때 작동 주파수 범위에서 스캐너에서 관찰되는 최대 진폭은 그림 2-3과 같이 b입니다. 먼저 반사 계수 P = b / a를 찾은 다음 공식 S = 1 + P / 1-P를 사용하여 정재파 비율을 찾습니다. 여기서 S는 정재파 비율을 나타냅니다.

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