2.4G高频PCB天线设计

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参考链接:

PCB中的波长和空中波长的关系：

光速与介质的关系：

c=1/√（εμ）

其中：

光速c ＝ 2.99792458 ×10^8   m/s 

真空介电常数ε ＝8.854187817*10^(-12) A*s/(V*m) 

真空磁导率μ ＝4π*10^(-7)  N/A^2 

光速和波长之间的关系：

λ= c / f

则介电常数和波长之间的关系：

λ = 1 / (f * √（εμ）)

PCB介质相对介电常数ε',PCB中的的波长λ'与空中波长λ的关系：

λ' = λ / √(ε')

2.4G的波长为12.5cm,则1/4波长为3.125cm

常用的FR-4材质的相对介电常数为4.6，有效介电常数为3.279（更具APPCAD计算），则其中的1/4波长为1.726cm

倒F天线的设计

L2应该为1/4波长,根据此值可以推算出它用的PCB材质的有效相对介电常数为3.63

此相对介电常数需要用FR-1的材质PCB，介电常数5.2，相对介电常数3.657

天线性能估算：

参考TI文档AN058

反射率：Γ = (Za - Zo) / (Za + Zo)

电压驻波比:VSWR = (1 + |Γ|) / (1 - |Γ|)

回波损耗：S11db = 20log(Γ)

VSWR为1.5(RL = 14dB)时为良好，2.0(RL = 9.5dB)以上则需要重新设计.

电压驻波比测量方法：

在天线系统中，天线与设备配接是否良好我们常常用一个称为驻波比的参数对其衡量，当驻波比为1的时，表示此天线系统匹配良好没有反射，如此数越大则意味着匹配状况越差，系统中存在越大的反射波。那末如何测量天线的驻波比呢？在这里我向大家介绍一种较为简易的办法。

要测量驻波比需要一台扫频仪，接法如图2-1，先将馈线的终端（近天线系统一端）短路，此时由于扫频仪输出的信号在馈线的终端形成全反射，观察其全反射波形如图2-2曲线的最大幅度为a，然后将天线接入馈线的终端，此时扫频仪上在工作频率范围内观察到的最大幅度为b如图2-3，先求出反射系数P=b/a，然后可用式S=1+P/1-P求出驻波比，式中的S表示驻波比。