Generalmente, considerando las antenas de rastreo de PCB de un solo elemento, hay algunos factores importantes en juego en el comportamiento de la antena que deben tenerse en cuenta al responder esta pregunta. Es posible que ya sepas algo o mucho de esto, pero entraré en algunos antecedentes detallados para beneficio potencial de todos los lectores. Esperemos que esto ayude :).
Los dos factores principales de interés son la impedancia eléctrica de la antena a su frecuencia resonante (como se describe por su respuesta de frecuencia) y la eficiencia de la radiación (relacionada con la ganancia). Los diseñadores de antenas están diseñando efectivamente estructuras resonantes que ‘filtran’ su energía resonante al espacio libre de la manera más eficiente posible. Estas estructuras de antena crean efectivamente un puente de impedancia desde la impedancia eléctrica (típicamente un sistema de 50 ohmios) hasta la impedancia de espacio libre invariable. Si bien la impedancia de espacio libre es fija, la impedancia eléctrica está determinada por la forma y las propiedades del material de la estructura en la que se propaga la onda (por ejemplo, a lo largo de un trazado de PCB, a través de elementos agrupados, antena).
Para lograr el máximo rendimiento de la antena, la antena debe exhibir una impedancia en resonancia que coincida con la impedancia del sistema / fuente a la frecuencia de interés (típicamente 50 ohmios). Esto asegura que toda la energía de la fuente (típicamente un amplificador de potencia) sea aceptada por la antena e irradiada; no reflejado de nuevo a la fuente y / o disipado en la fuente. Idealmente, la impedancia de la antena en resonancia parece puramente resistiva (las L y C de la antena resuenan). Las antenas dipolo y monopolo resuenan a ½ y ¼ de longitud de onda (respectivamente) y exhiben impedancias resonantes de 73 ohmios y 36 ohmios respectivamente, y se pueden combinar fácilmente a 50 ohmios con redes de adaptación de impedancia.
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Si bien las frecuencias de resonancia de dipolo y monopolo tradicionales están determinadas únicamente por las longitudes de sus elementos, lo mismo no es cierto para estructuras más complejas. Las antenas de rastreo de PCB de área más pequeña generalmente están diseñadas para resonar con una impedancia de 50 ohmios a través del diseño deliberado y la manipulación de parámetros estructurales además de la longitud (ver antenas F invertidas). Dichas antenas están diseñadas manipulando cosas como la altura del elemento sobre el suelo, ajustando los anchos de cobre, serpenteando el elemento, agregando inductancias de trazas conectadas a tierra paralelas, manipulando la carga capacitiva en el extremo del elemento y, por supuesto, también la longitud. Todas estas opciones de diseño están hechas para establecer la impedancia deseada y maximizar la eficiencia de la radiación cuando el espacio es escaso.
En general, para lograr una buena eficiencia de radiación (ganancia), la longitud eléctrica de la antena debe ser lo más cercana a ¼ de longitud de onda posible. Cuanto más corta es la antena, menor es la resistencia a la radiación. La resistencia a la radiación es el parámetro que describe eléctricamente el acoplamiento de la antena con el espacio libre. A medida que disminuye la resistencia a la radiación, también lo hace su relación con la resistencia total del sistema (pérdidas) y, por lo tanto, cuanto menor es la eficiencia (ganancia). Además, las antenas más cortas con resistencias de radiación más bajas son más difíciles de sintonizar estructuralmente y / o igualar la impedancia.
¡Tenga en cuenta el impacto que la permitividad del material de PCB y los materiales cercanos tiene en la longitud de onda!
En general, si su antena ya está decentemente cerca de la frecuencia de resonancia (dentro del 5% o menos), probablemente podría salirse con el ajuste de la longitud con cinta de cobre (para agregar) o un cuchillo exacto (para restar) sin necesidad de realizar cualquier coincidencia de impedancia Digo esto asumiendo que no necesita cumplir con ninguna especificación estricta. Fuera de los ajustes de longitud más pequeños, es posible que sea necesario ajustar otros parámetros de la estructura de la antena (altura, ancho, cortocircuito inductivo, etc.) y / o sería necesario agregar / ajustar la adaptación de impedancia.
¡Espero que algo de esto ayude! No dude en hacer cualquier pregunta; Estaré encantado de responderles / aclarar cualquier cosa.
