2.4G高頻PCB天線設計

1. PCB中的波長與天空中的波長之間的關係：

1）光速與介質之間的關係：

c = 1 /√（εμ）

其中：

光速c = 2.99792458×10 ^ 8 m / s
真空介電常數ε= 8.854187817 * 10 ^（-12）A * s /（V * m）
真空滲透率μ=4π* 10 ^（-7）N / A ^ 2

2）光速與波長之間的關係：

λ= c / f

3）介電常數與波長的關係：

λ= 1 /（f *√（εμ））

4）PCB介質的相對介電常數ε'，PCB中的波長λ'和空氣中的波長λ之間的關係：

λ'=λ/√（ε'）

2.4G的波長為12.5cm，1/4的波長為3.125cm

常用的FR-4材料的相對介電常數為4.6，有效介電常數為3.279（由APPCAD計算），1/4波長為1.726cm

 

2.倒F天線的設計

L2應該是1/4波長。 根據該值，可以計算出所用PCB材料的有效相對介電常數為3.63。 此相對介電常數必須由FR-1材料PCB製成，介電常數為5.2，相對介電常數為3.656

 

3.天線性能估計：

請參閱TI文檔AN058

反射率：Γ=（Za-Zo）/（Za + Zo）

電壓駐波比：VSWR =（1 + |Γ|）/（1- |Γ|）

回波損耗：S11db = 20log（Γ）

VSWR為1.5（RL = 14dB）時很好，如果VSWR高於2.0（RL = 9.5dB），則需要重新設計。

 

4.電壓駐波比的測量方法：

在天線系統中，無論天線和設備之間的連接是否良好，我們經常使用一個稱為駐波比的參數來進行測量。 當駐波比為1時，表示天線系統匹配良好且沒有反射。 數字越大，數字越大。 這意味著匹配條件越差，系統中的反射波就越大。 那麼如何測量天線的駐波比呢？ 在這裡，我將向您介紹一個相對簡單的方法。

要測量駐波比，需要使用掃描儀。 連接方法如圖2-1所示。 首先，將饋線的端子短路（靠近天線系統的末端）。 此時，掃描儀輸出的信號在送紙器的端子處形成全反射。 觀察其全反射波形，如圖2-2所示。 曲線的最大振幅為a，然後將天線連接到饋線的端子。 此時，在掃描儀上觀察到的在工作頻率範圍內的最大振幅為b，如圖2-3所示。 首先求出反射係數P = b / a，然後使用公式S = 1 + P / 1-P求出駐波比，其中S代表駐波比。

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