Ist es möglich, eine GSM/GPRS-Antenne zu entwerfen, die einen Gewinn von 3 dBi hat? Wenn nicht, was ist der maximal mögliche Gewinn mit einer geätzten GSM/GPRS-Leiterplattenantenne?
Ich denke an eine Leiterplatte mit einer Länge von 11 cm und einer Breite von 5 cm. FR4 oder höherwertiges Material für Leiterplatten kann bei Bedarf verwendet werden. Ich will nur wissen, ob es möglich ist.
Ja, natürlich ist es möglich. Denken Sie daran, dass Antennen keine Zauberei sind. Eine perfekt isotrope (kugelförmige Empfangscharakteristik) kann unmöglich besser als 0dBi sein. Jede Antenne mit einer Verstärkung von mehr als eins tut dies, indem sie in bestimmten Richtungen eine Verstärkung von weniger als eins hat, während sie in anderen eine Verstärkung von mehr als eins hat. Sie wissen schon, das Verstärkungsmuster.
Ich stelle mir Antennen gerne als etwas Analoges zum Reflektorbecher in einer Taschenlampe vor - es erhöht nicht wirklich die Lichtmenge, die die Glühbirne einer Taschenlampe ausstrahlt, es konzentriert es einfach in einem Kegel. Antennen sind ähnlich.
Können Sie also eine Antenne mit einer Verstärkung von ~3 dBi für Mobilfunkfrequenzen erstellen? Ganz sicher. Sie könnten eine PCB-Antenne erstellen, die eine Verstärkung von mehr als 11 dBi hat (indem Sie eine Antenne im Yagi-Stil mit PCB-Spuren herstellen), wenn Sie möchten. Die Platine wäre riesig, und die Richtwirkung würde erfordern, dass Sie sie direkt auf den Mobilfunkmast richten, aber es würde funktionieren, sicher.
Was etwas Praktisches betrifft, so ist eine einfache Dipol- / Peitschenantenne, jedoch auf einer Leiterplatte, leicht zu realisieren und sollte Ihnen problemlos 2 dBi liefern, allerdings auf Kosten eines toroidalen Strahlungsmusters. Dieses Strahlungsmuster ist jedoch gut für die Verwendung in Mobilfunknetzen geeignet, solange die Ausrichtung ziemlich konstant ist. Dies ist das gleiche Strahlungsmuster wie die meisten WLAN-Router und -Empfänger.
Ein 1/2-Wellen-Dipol (nur Google-PCB-Dipol, um eine Vorstellung von den ziemlich häufigen Geometrien zu bekommen, die man auf einer Leiterplatte verwenden kann, um einen Dipol zu implementieren) sollte Ihnen leicht eine Verstärkung von 2 dBi bis 2,1 dBi geben. Bei 1800 MHz, einer typischen GSM-Frequenz, würde dies (bei der effizientesten Empfangsgeometrie, aber auch am wenigsten effizient in der Größe) etwa 8,3 cm Inline-Kupferleiterbahnlänge erfordern. Mit anderen Worten, Ihre Leiterplatte müsste an ihrer längsten Stelle etwas länger als 8,3 cm sein.
Der einfachste Weg, eine 3-dBi-Verstärkung zu erzielen, wäre einfach ein kollineares Array mit 2 Elementen. Dies sind einfach zwei 1/2-Wellen-Dipole in derselben Ebene. Dies würde leider eine ca. 17cm lange Platine erfordern. Sie würden jedoch die doppelte Verstärkung gegenüber einem einzelnen Dipol erhalten, was etwa 3 dBi entspricht.
Also ja, es ist nicht nur möglich, sondern ziemlich trivial, je nachdem, wie weit Sie gehen möchten. Ich bin sicher, dass es effizientere Geometrien mit ähnlich akzeptablen Strahlungsmustern gibt, von denen jede in Form einer Leiterplatte implementiert werden könnte. Und bei 1800 MHz ist der dielektrische Verlust von FR4 klein genug, dass er auf diesen Skalen einfach ignoriert werden kann.
Theoretisch könnten Sie einfach jede der leicht erhältlichen 2,4-GHz-3-dBi-Leiterplattenantennengeometrien auf die Wellenlänge von 1800 MHz (oder was auch immer) hochskalieren und ähnliche Ergebnisse erzielen.
David