为什么天线走线有这种形状?

电器工程 电路板 天线
2022-01-20 05:30:25

我想知道为什么天线的电路板走线遵循某种“波浪”形状。这不一定只适用于天线;我确信还有其他组件由于各种原因而改变了路径,但天线通常保持这种形状。

你可以在这张照片的右边看到它。这样的痕迹背后有什么意义?

示例天线

来源

这个问题可能与电磁学有关,但我认为答案应该足够简单。

编辑:我应该澄清一下,我正在寻找有关辐射和阻抗的解释。此外,任何关于为什么这样的设计对于高频系统效率不高的评论都会有所帮助。

3个回答

这被称为曲折天线,它是一种特定类型的折叠偶极子。

优点:

  • 提高全向性
  • 更小的空间要求

缺点:

  • 调整变得更加关键
  • 损耗高于标准偶极子

飞思卡尔应用说明“紧凑型集成天线”简要概述了 PCB 上天线的几个选项,包括曲折。它没有给出具体的设计参数。

1982 年的一篇论文“曲折天线”提供了一些关于用于理解和设计曲折天线的数学模型的指导,但比大多数 EE 想要冒险简单地设计天线的要深入得多。

今天的现实是,大多数这种类型的 PCB 天线设计通常是在天线设计 CAD 软件包的帮助下完成的。天线性能不仅取决于物理布局,还取决于 PCB 基板、铜和掩膜所使用的材料以及这些材料的形状。该软件仍然存在一些限制,因此在设计完成后进行了广泛的测试以验证和调整设计。免费天线分析软件的一个例子是4nec2,它可以评估多种类型的天线。

在设计曲折天线时,从理想偶极子的长度开始,将其折叠成所需的形状和空间,然后进行数值分析以确定辐射方向图和效率。一些 CAD 软件具有向导,可以帮助您为给定空间选择最佳模式,但我还没有看到一本书或指南提供通常可应用于曲折天线的最佳模式信息。

天线需要有一定的长度才能在给定的波长下正常工作,这由频率决定。

尽管远非如此简单,但确切的形状和环境也起着重要作用,因为它们会影响天线应发射的电场和磁场。

除非您想学习天线设计,否则您可以将其视为黑魔法。

编辑: 我认为蜿蜒的形状主要是为了让更长的天线进入这个小空间。

OVC3860芯片用于蓝牙音频,所以运行在2.4GHz频段,波长约125mm。根据 OVC3860 的 0.4 毫米间距,我估计天线走线的长度为 34 毫米,大约是波长的 1/4(实际上要多一些,因为信号的传播速度低于走线中的光速)。这对于单端天线来说是相当正常的长度。

这里纯粹是猜测,因为我不是 EM 人,但是:

  • 天线的长度将取决于发送信号的波长。
  • 由于天线的端接(一端开口),会有反射波从线路返回,这将导致干扰
  • 如果设计为这样做,这种干扰将导致沿线的驻波现象。

现在,这就是我认为波浪形与帮助放大通过沿线计算的固定点处的波叠加发送的电磁波有关的地方。可能在驻波的峰值。