那些PCB天线/倒F型天线，为什么其中一端要接地，这样子不会短路吗？这个接地有什么用？PCB天线设计有什么要注意的？
1 лайк
При использовании антенны наша основная цель — возбудить стоячую волну во внешнем электромагнитном поле. Вспомним характеристики стоячей волны: существуют узлы волны, где амплитуда всегда равна 0, и пучности волны, где амплитуда максимальна.
С точки зрения электромагнитной волны, рассмотрим распределение волн напряжения и тока: в цепи напряжение в точке заземления фиксируется на уровне 0 В, поэтому оно всегда равно 0; на открытом конце антенны (другой конец) напряжение достигает максимума. Распределение тока полностью противоположно: ток максимален в точке заземления и минимален на открытом конце.
Таким образом, структура антенны с одним заземлённым концом и одним открытым концом по сути определяет форму стоячей волны — пучность волны обязательно возникает на открытом конце, а узел — в точке заземления. Только электромагнитная волна с длиной волны, в 4 раза превышающей длину антенны, может стабильно создавать стоячую волну в такой структуре (на практике существует несколько подходящих длин волн, здесь мы обсуждаем только основную волну с самой низкой частотой). Следовательно, такая структура может использоваться как узкополосная антенна.
В то же время, от точки заземления до открытого конца амплитуда напряжения постепенно увеличивается от 0, а амплитуда тока постепенно уменьшается от максимального значения до 0; абсолютное значение отношения напряжения к току будет охватывать все значения от 0 до бесконечности. Это отношение как раз можно использовать для согласования с характеристическим импедансом входной цепи последующей схемы.
Конструктивные преимущества F-антенны (F-type antenna) весьма значительны: длину антенны и положение точки питания легко контролировать. Поэтому в ситуациях, когда отсутствуют средства компьютерного моделирования и профессиональные методы тестирования, можно легко выполнить согласование частоты и импеданса — это и есть основная причина её частого появления в ранних схемах.
1 лайк
Можно ли понять это так: частота регулируется путем установки длины от заземленного конца до открытого конца в 1/4 длины волны, а согласование импеданса осуществляется выбором положения точки питания между этими двумя точками?
1 лайк
Да 
1 лайк
Инвертированная F-антенна с одним концом, заземленным, не является коротким замыканием по постоянному току (заземление в радиочастотном диапазоне — это радиочастотная земля, характеристики которой отличаются от земли постоянного тока). Основные функции: 1. Формирование резонансной структуры с излучающим элементом, определяющей рабочую частоту антенны; 2. Обеспечение опорной плоскости радиочастотной земли для эффективного излучения электромагнитных волн; 3. Совместно с длиной излучающего плеча и короткозамкнутой перемычкой регулировка согласования импеданса (обычно целевое значение 50 Ом) для повышения эффективности приема и передачи сигнала.
Внимание при проектировании печатной антенны:
- Обеспечьте целостность плоскости земли (избегайте больших прорезей, влияющих на характеристики излучения);
- Строго соблюдайте размеры, соответствующие резонансной частоте (длину излучающего плеча и короткозамкнутой перемычки необходимо калибровать с помощью моделирования / измерений);
- Контролируйте согласование импеданса 50 Ом (регулируя ширину линии, толщину диэлектрика, диэлектрическую проницаемость);
- Держитесь подальше от источников помех, таких как питание и тактовые сигналы (оставляйте зону изоляции не менее 20 мм);
- Выбирайте подходящий материал печатной платы (например, FR-4 со стабильной диэлектрической проницаемостью, для высоких частот можно выбрать материал на основе PTFE).
1 лайк
Отличный вопрос! Кажется, что он должен закоротить, верно? Но на радиочастотах он не ведёт себя как простое короткое замыкание постоянного тока.
Этот заземлённый вывод — ключевая часть конструкции. Он выполняет две основные функции:
- Согласование импеданса: Он помогает «настроить» антенну для работы с 50-омной фидерной линией от вашего чипа, чтобы мощность передавалась эффективно, а не отражалась обратно.
- Уменьшает размер антенны: Он позволяет физической антенне быть длиной примерно в четверть волны, вместо половины волны, используя заземляющий слой в качестве второй половины.
При проектировании печатных антенн три главных правила:
- Следуйте референсному дизайну! Никогда не импровизируйте. Точно используйте эталонную компоновку от производителя микросхемы — их зоны запрета размещения, форму заземляющего слоя и расположение компонентов.
- Соблюдайте зону запрета размещения: Никогда не размещайте ничего, особенно металл или шумные цепи, в указанной пустой области вокруг антенны.
- Вы ДОЛЖНЫ её настроить: Каждая печатная плата уникальна. Вам всегда потребуется настроить согласующую цепь (эти крошечные конденсаторы/катушки индуктивности рядом с точкой питания) на реальных платах для достижения пиковой производительности.
Надеюсь, это поможет.
1 лайк
短接引脚是刻意这样设计的——它设置阻抗并使天线在比其物理长度更低的频率处谐振。它不是会消除射频的“直流短路”；对于射频信号来说，该短截线是天线结构的一部分，而不是有害的短接。“接地”连接主要用于匹配并为辐射器创建虚拟接地参考。
About design:
- 在馈线下方保持一片完整的接地平面，但在天线线迹正下方清除铜箔（无接地）。在天线元件周围留出禁区。
- 天线的尺寸/形状针对你的频率进行调谐；即使很小的变化也会改变谐振，因此尽量按照参考布局尽可能严格地设计，并使用匹配网络（π网络等）进行调谐。
- 将金属物体、电池、连接器和大块铜箔远离天线区域，以避免引起失谐和效率损失。
- 始终使用矢量网络分析仪（VNA）或空中测试验证；仅靠仿真不足以保证。
1 лайк
PCB-антенна (особенно перевернутого F-типа (倒 F 型)) подключение одного конца к «земле» (地) — это не «замыкание» (短路), а то, что в мире высоких частот даёт «замкнутый контур, зеркальное отражение и согласование». Ниже по пунктам объясню три вещи:
- Подключение к земле — действительно ли это короткое замыкание;
- Какую роль на самом деле выполняет заземление;
- Подводные камни при трассировке платы.
- Почему подключение одного конца к земле не является «коротким замыканием»
- В постоянном токе: действительно 0 Ω, но радиочастотный сигнал — это переменный ток, и на масштабе длины волны этот «ножка к земле» эквивалентна распределённой L/C-цепи, проявляя индуктивное/ёмкостное сопротивление, а не 0 Ω.
- Высокочастотный возврат: ток должен вернуться к источнику, и земляная плоскость — путь с наименьшим импедансом для возврата; без неё токи на излучающей части не смогут «замкнуться» и излучение не произойдёт.
- Принцип зеркала: земляная плоскость действует как «зеркало», заставляя 1/4λ монополь создавать такое же поле, как 1/2λ диполь, но с высотой, урезанной вдвое.
- Три главные роли зазем
1 лайк