【案例分析】天線設(shè)計(jì)教程：2.4GHz對(duì)稱偶極子！

2016-10-25 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

之前的文章講了很多和天線有關(guān)的東西,但是天線到底是怎么出來(lái)的呢? 到底是如何設(shè)計(jì)的,又是如何修改調(diào)試的呢?本期小編將為大家?guī)?lái)天線教程,手把手教你如何制作2.4G對(duì)稱偶極子天線!

首先我們先要準(zhǔn)備一下制作天線的工具和材料:工具:刻刀、烙鐵、銅箔、尺子、剝線鉗;
材料:一塊空白的PCB板子、帶I-PAX頭射頻線一根、焊錫絲若干;

儀器:矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀一臺(tái);

東西已經(jīng)備齊,接下來(lái)就該開(kāi)工了!我們要做的是一個(gè)2.4GHz的天線,上一篇文章我們講過(guò)如何通過(guò)頻率來(lái)計(jì)算天線的長(zhǎng)度。2.4GHZ wifi天線用的頻段是2.4GHz~2.5GHz,中間頻點(diǎn)為2.45GHz;頻率知道了那么套用公式λ=c/f,算出波長(zhǎng)λ≈0.122m 四分之一波長(zhǎng)的話就是30.5mm。

本期我們要做的是對(duì)稱偶極子天線,偶極天線由兩根導(dǎo)體組成,每根為1/4波長(zhǎng),即天線總長(zhǎng)度為半波長(zhǎng)。所以偶極子天線又叫半波振子。

首先我們用刻刀和尺子,切出一條3mm寬,65mm長(zhǎng)的條狀銅箔,并粘貼在PCB板上。

然后用尺子量出兩段30.5mm長(zhǎng)的銅箔,中間段開(kāi)出間隔2mm,多余部分用刻刀切掉。

然后把射頻線剝好,焊接到銅箔上。

接下來(lái)就是見(jiàn)證奇跡的時(shí)候了,把天線連到網(wǎng)分上看看怎么樣。

這個(gè)就是天線的駐波比了,指駐波波腹電壓與波節(jié)電壓幅度之比,又稱為駐波系數(shù)、駐波比;駐波比等于1,表示能量完全進(jìn)入天線,沒(méi)有任何反射。當(dāng)然這個(gè)是理想值,所以我們?cè)O(shè)計(jì)天線的時(shí)候都是想辦法將駐波拉向1,圖中三個(gè)小三角處分別對(duì)應(yīng)2.4GHz、2.45GHz、2.5GHz。

從駐波來(lái)看,此時(shí)天線的最佳諧振點(diǎn)是在2.1GHz附近,從之前計(jì)算天線尺寸的公式中能看出來(lái),頻率越低對(duì)應(yīng)的天線尺寸越長(zhǎng),這里天線的最佳諧振點(diǎn)偏向2.1G了,即偏低頻,用調(diào)試的術(shù)語(yǔ)就是天線“長(zhǎng)了”。

既然長(zhǎng)了,那我們就把他剪短,拿起刻刀,將2片銅箔從兩頭同時(shí)剪短,保持長(zhǎng)度一致。

剪了幾刀,最佳諧振點(diǎn)向高頻偏移了一些,接下來(lái)慢慢剪短,直到剛剛好最佳諧振在2.4GHz~2.5GHz之間。

細(xì)心的小伙伴可能發(fā)現(xiàn)了,為什么調(diào)試好的天線尺寸好像不對(duì)啊,是的!比計(jì)算出來(lái)的短了一些。

小編跟大家說(shuō),這里主要有2個(gè)原因?qū)е碌?

第一個(gè)就是天線貼的PCB板介電常數(shù)比較高,介電常數(shù)高可以縮短天線的尺寸,但是卻會(huì)增加信號(hào)的損耗,不同的材質(zhì)介電常數(shù)都會(huì)不一樣,而且厚度不同頻率偏移的程度也不一樣,所以這里就要注意一下,若果更改了材質(zhì)或者厚度的話,一定要重新做產(chǎn)品性能測(cè)試;

第二個(gè)就是天線的寬度了,寬度增加也可以一定程度令天線諧振點(diǎn)偏向低頻,所以長(zhǎng)度有一定的減小。

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