PCB-Antenne: Schichten und Abmessungen der Grundebene?

Ich verwende eine Inverted-F-Antenne an einem Bluetooth Low Energy-Peripheriegerät / -Gerät, das ich entwerfe, und bin mir nicht sicher, wie ich die Grundplatte entwerfen soll.

Die Grundebene sollte weder "zu groß" noch "zu klein" sein. Die empfohlenen Abmessungen sind in einem CSR-Anwendungshinweis beschrieben. Ich habe jedoch 4 Schichten, die mittleren sind für VDD und für GND, aber die äußeren haben auch eine Grundebene.

Wenn es sich um "Antennengrundplatte" handelt, ist es nur die Grundfläche der inneren Schicht oder der Gesamtschicht?

Im Zusammenhang mit einer HF-Antenne bezieht sich "Masseebene" auf jede ebene leitende Sache in der Nähe der Antenne, die beispielsweise für FM-Radio-Sendemasten tatsächlich der Boden ist. Wie die Art mit Dreck, auf der du gehst.

Dies liegt daran, dass leitende Dinge im Allgemeinen elektromagnetische Wellen reflektieren. Das bedeutet auch, dass sie sie daran hindern, auf die andere Seite zu gelangen. Um explizit klar zu sein, haben Sie möglicherweise überhaupt kein Kupfer auf einer Schicht oder gegenüberliegenden Seite unter der Antenne . Dies ist die "kupferfreie Zone" in den meisten App-Notizen. Die Endpunkte der Antenne müssen auch über einen gewissen Abstand frei von leitendem Material gehalten werden. Ich würde empfehlen, dass die gesamte Breite der Platine frei von leitenden Elementen über dem Rand der Grundplatte des Feeders ist. Was zum Glück wahrscheinlich der Fall ist, wenn es sich um einen USB-Dongle handelt.

Im Fall einer invertierenden f-Antenne hilft es nun zu verstehen, wie sie tatsächlich funktionieren.

Der in das eigentliche Antennenbit fließende Strom wird in der Grundebene gespiegelt und erzeugt ein elektrisches Feld. Die Grundebene ist also wirklich nur der andere Pol eines Dipols. Die Grundebene wirkt als asymmetrischer Pol und erhöht die Bandbreite, aber zum größten Teil findet der Stromfluss, der wichtig ist, vollständig am Rand der Grundebene parallel zum Rücken des F statt. Also die Höhe (Abmessung rechts) Der Winkel zum Rücken des F) der Grundebene ist unwichtig. Es ist in Ordnung, wenn es die Grundebene für die gesamte Höhe der Platine ist (mit Ausnahme der kupferfreien Zone um die Antenne natürlich).

Das ist gut, weil es unser Leben ein wenig einfacher macht. Die einzige Dimension, die wirklich zählt, ist die Länge / Breite der Grundebene oder parallel zur Wirbelsäule des F. Dies ist die Länge der Kante, die unsere andere Hälfte des Dipols bildet. Und die Antwort ist ziemlich einfach:

So nah wie möglich an λ / 4 breit. Dies ist immer der Abstand des L-Teils des F. Daher ist er im Allgemeinen etwas breiter als die Länge des F in Bezug auf die Wirbelsäule. Wenn es kleiner ist, verlieren Sie Bandbreite. Wenn es größer ist, erhalten Sie ein zunehmend mehrlappiges Strahlungsmuster. Für ein schönes, omnidirektionales Muster ist die Viertelwellenlängenbreite am besten.

Da es sich nur um diese Kantenströme handelt, können Sie durch kreatives Schlitzen der Grundebene entlang dieser Kante "schummeln".

Denken Sie schließlich daran, dass die Ebene der andere Pol eines Dipols ist. Sie möchten also, dass es frei von leitfähigen Dingen ist, die die Sicht auf den freien Raum behindern. Im Idealfall besteht die Grundebene aus zwei Ebenen, eine auf der oberen und eine auf der unteren Ebene, und wird entlang der Kante parallel zur Wirbelsäule des F mit Durchkontaktierungen zusammengenäht. Dies ist jedoch selten praktikabel. Daher besteht ein guter Kompromiss darin, dass eine Ebene auf einer der äußersten Schichten (oben oder unten) die Grundebene ist und dann eine zweite Grundebene auf einer inneren Schicht so nahe wie am gegenüberliegenden Ende des Stapels. Bei einer 4-Schicht-Platte wären dies die Schichten 2 und 4 oder alternativ 1 und 3. Auf diese Weise ist auf beiden Seiten so wenig Mist im Weg, dass eine Seite nicht verdeckt ist und die andere nur die Komponentenschicht. Natürlich am Rand zusammennähen.

Im Zweifelsfall sind diese CAD-fähigen Antennen die Hauptkandidaten für Antennensimulationssoftware. Aufgrund ihrer relativen Einfachheit können Sie im Allgemeinen erwarten, dass Simulationen die tatsächliche Leistung der Antenne gut genug widerspiegeln (Wortspiel beabsichtigt), um die grundlegende Leistung des Designs zu überprüfen. PIFAs sind jedoch im Allgemeinen so einfach, dass sie selbst dies nicht benötigen.

Ich weiß, dass dies wahrscheinlich eine längere Antwort war, als Sie gesucht haben, aber es ist immer hilfreich zu verstehen, was wirklich mit Antennen los ist, da dies verhindern kann, dass potenzielle Probleme übersehen und vermieden werden. Wie auch immer, ich hoffe das hat geholfen!