Quais são os principais parâmetros de desempenho da antena e como escolher os parâmetros da antena em circuitos de radiofrequência

Introdução] Perda de retorno: A perda de retorno de uma antena indica como a antena combina uma linha de transmissão (TL) com uma impedância de 50Ω, que é mostrada como a alimentação do sinal na Figura 7. Normalmente, o valor da impedância deste TL é 50Ω, mas outros valores também são possíveis. Para o padrão da indústria, a resistência da antena comercial e seu equipamento de teste é 50Ω, então é recomendado que você use este valor
Parâmetros da antena

A seção a seguir fornece alguns parâmetros-chave de desempenho da antena.

▪ Perda de retorno: A perda de retorno de uma antena indica como a antena é casada com uma linha de transmissão (TL) com uma impedância de 50Ω, que é mostrada como a alimentação do sinal na Figura 7. Normalmente, o valor da impedância deste TL é 50Ω , mas outros valores também são possíveis. Para os padrões da indústria, a resistência de uma antena comercial e seu equipamento de teste é de 50Ω, portanto, é recomendado que você use este valor.

A perda de retorno mostra: a quantidade de potência incidente refletida pela antena devido à incompatibilidade (Equação 1). Uma antena ideal emitirá toda a energia sem nenhum reflexo.

Se a perda de retorno for infinita, considera-se que a antena corresponde perfeitamente ao TL, conforme mostra a Figura 7. S11 é o recíproco da perda de retorno, e sua unidade é dB.

Na maioria dos casos, se a perda de retorno for ≥ 10 dB (ou seja, S11 ≤ –10 dB), é grande o suficiente. A Tabela 1 mostra a perda de retorno (dB) e a potência refletida (%) da antena. Quando a perda de retorno é de 10 dB, significa que 90% da potência incidente é transmitida para a antena para transmissão.

Tabela 1 Perda de retorno e potência refletida da antena

▪ Largura de banda: refere-se à resposta em frequência da antena. Mostra como a antena e a linha de transmissão de 50 Ω se combinam em toda a banda de frequência utilizada, ou seja, na faixa de 2.40 GHz a 2.48 GHz para aplicações BLE

Figura 8. Largura de banda

Conforme mostrado na Figura 8, na largura de banda de 2.33 GHz a 2.55 GHz, a perda de retorno é maior que 10 dB. Portanto, a largura de banda usada é de cerca de 200 MHz.

Na maioria dos casos, uma largura de banda mais ampla é a primeira escolha, porque pode minimizar o efeito de desafinação causado por mudanças no ambiente ao redor da antena no uso real do produto (como um mouse colocado em uma mesa de madeira / metal / plástico, ao redor do mãos do mouse, etc.). )

▪ Eficiência de radiação: refere-se à parte do consumo de energia não reflexiva (ver Figura 7) que é consumida como calor na antena. O calor gerado é devido à perda dielétrica no substrato FR4 e à perda do condutor no fio de cobre. Esta informação serve como eficiência de radiação. Quando a eficiência de radiação é de 100%, todo o consumo de energia não reflexivo é emitido

Lançado no espaço. Para pequenos fatores de forma de PCB, a perda de calor é mínima.

▪ Padrão de radiação: Este padrão representa a diretividade da radiação, ou seja, em qual direção a radiação é maior e em qual direção a radiação é menor. Isso ajuda a determinar com precisão a direção da antena no aplicativo. A antena não direcional pode transmitir de forma equivalente em todas as direções em um plano perpendicular ao eixo. Mas a maioria das antenas não consegue atingir esse desempenho ideal. Para uma descrição detalhada, consulte o padrão de radiação da antena PCB mostrado na Figura 9. Cada ponto de dados representa a força do campo RF, que pode ser medida pelo Indicador de Força do Sinal do Receptor (RSSI) no receptor. Como esperado, a imagem de contorno obtida não é circular porque a antena não é isotrópica.

Figura 9. Diagrama de radiação

▪ Ganho: Ganho fornece informações para comparar a radiação da direção usada com a antena isotrópica (ou seja, transmitindo de todas as direções). A unidade de ganho é "dBi", o que significa a intensidade do campo irradiado quando comparada com uma antena não direcional ideal