Jaké jsou klíčové parametry výkonu antény a jak zvolit parametry antény v vysokofrekvenčních obvodech

Úvod] Ztráta zpátečky: Ztráta zpátečky antény ukazuje, jak se anténa shoduje s přenosovým vedením (TL) s impedancí 50Ω, což je na obrázku 7 znázorněno jako přívod signálu, hodnota impedance tohoto TL je obvykle 50Ω, ale jsou možné i jiné hodnoty. Pro průmyslový standard je odpor komerční antény a jejího testovacího zařízení 50 Ω, proto se doporučuje použít tuto hodnotu
Parametry antény

V následující části jsou uvedeny některé klíčové parametry výkonu antény.

▪ Ztráta zpětného chodu: Ztráta zpětného chodu antény indikuje, jak je anténa spárována s přenosovým vedením (TL) s impedancí 50Ω, což je znázorněno jako přívod signálu na obrázku 7. Obvykle je hodnota impedance tohoto TL 50Ω , ale jsou možné i jiné hodnoty. U průmyslových standardů je odpor komerční antény a jejího testovacího zařízení 50Ω, proto se doporučuje použít tuto hodnotu.

Ztráta návratnosti ukazuje: množství dopadajícího výkonu odraženého anténou v důsledku nesouladu (rovnice 1). Ideální anténa bude vyzařovat veškerou energii bez jakýchkoli odrazů.

Pokud je ztráta zpětného toku nekonečná, má se za to, že anténa dokonale odpovídá TL, jak je znázorněno na obrázku 7. S11 je převrácená hodnota ztráty zpětného toku a její jednotka je dB.

Ve většině případů, pokud je ztráta zpětného toku ≥ 10 dB (tj. S11 ≤ –10 dB), je dostatečně velká. Tabulka 1 ukazuje ztrátu zpětného toku (dB) a odražený výkon (%) antény. Když je ztráta zpětného toku 10 dB, znamená to, že 90% dopadajícího výkonu je přeneseno do antény k přenosu.

Tabulka 1 Ztráta zpětného toku a odražený výkon antény

▪ Šířka pásma: označuje frekvenční charakteristiku antény. Ukazuje, jak se anténa a 50 Ω přenosové vedení navzájem shodují v celém použitém frekvenčním pásmu, tj. V rozsahu 2.40 GHz až 2.48 GHz pro aplikace BLE

Obrázek 8. Šířka pásma

Jak ukazuje obrázek 8, v šířce pásma 2.33 GHz až 2.55 GHz je ztráta zpětného toku větší než 10 dB. Použitá šířka pásma je tedy kolem 200 MHz.

Ve většině případů je první volbou širší šířka pásma, protože může minimalizovat efekt rozladění způsobený změnami okolního prostředí antény při skutečném používání produktu (jako je myš umístěná na stole ze dřeva / kovu / plastu, kolem myší ruce atd.). )

▪ Účinnost záření: označuje část nereflexní spotřeby energie (viz obrázek 7), která je spotřebována jako teplo v anténě. Generované teplo je způsobeno dielektrickými ztrátami v substrátu FR4 a ztrátou vodičů v měděném drátu. Tato informace slouží jako radiační účinnost. Když je účinnost záření 100%, je emitována veškerá nereflexní spotřeba energie

Výstřel do vesmíru. U malých tvarových faktorů PCB jsou tepelné ztráty minimální.

▪ Radiační vzorec: Tento vzor představuje směrovost záření, tj. Ve kterém směru je záření větší a ve kterém směru je záření menší. To pomáhá přesně určit směr antény v aplikaci. Nesměrová anténa může vysílat ekvivalentně ve všech směrech v rovině kolmé na osu. Ale většina antén nemůže dosáhnout tohoto ideálního výkonu. Podrobný popis najdete v diagramu vyzařování antény PCB zobrazené na obrázku 9. Každý datový bod představuje intenzitu vysokofrekvenčního pole, kterou lze měřit indikátorem síly signálu přijímače (RSSI) v přijímači. Jak se dalo očekávat, získaný obrysový obraz není kruhový, protože anténa není izotropní.

Obrázek 9. Radiační diagram

▪ Zisk: Zisk poskytuje informace pro porovnání záření použitého směru s izotropní anténou (tj. Vysílající ze všech směrů). Zisková jednotka je „dBi“, což znamená intenzitu vyzařovaného pole ve srovnání s ideální nesměrovou anténou