Warum hat eine Antennenspur diese Form?

Ich frage mich, warum eine Antenne eine Platinenspur hat, die einer bestimmten "schnörkeligen" Form folgt. Dies muss nicht nur für Antennen gelten; Ich bin mir sicher, dass es andere Komponenten gibt, die aus verschiedenen Gründen wechselnde Pfade haben, aber die Antenne behält normalerweise diese Form bei.

Auf diesem Bild ist es rechts zu sehen. Welche Bedeutung steckt hinter einer solchen Spur?

Beispiel Antenne

( Quelle )

Diese Frage könnte mit Elektromagnetik zusammenhängen, aber ich denke, die Antwort sollte einfach genug sein.

BEARBEITEN: Ich sollte klarstellen, dass ich nach Erklärungen suche, die sich mit Strahlung und Impedanz befassen. Auch Kommentare dazu, warum ein solches Design für ein Hochfrequenzsystem nicht effizient wäre, wären hilfreich.

Es wird eine "Mäander"-Antenne genannt. Hier ist eine gute Beschreibung dazu.
Können wir nicht über etwas anderes reden? Ich habe Antennen im College gehasst.
Hast du es von dieser Webseite bekommen ?

Antworten (3)

Dies wird als Mäanderantenne bezeichnet, bei der es sich um einen bestimmten Typ eines gefalteten Dipols handelt.

Vorteile:

  • Omnidirektionalität verbessern
  • Geringerer Platzbedarf

Nachteile:

  • Die Abstimmung wird kritischer
  • Die Verluste sind höher als bei einem Standard-Dipol

Der Freescale-App-Hinweis „ Kompakte integrierte Antennen “ gibt einen kurzen Überblick über mehrere Optionen, einschließlich des Mäanders, für On-PCB-Antennen. Es gibt keine spezifischen Designparameter an.

Eine Dissertation aus dem Jahr 1982, " Meander Antennas ", bietet einige Anleitungen zu den mathematischen Modellen, die zum Verständnis und Design von Mäanderantennen verwendet werden, geht aber eher tiefer, als die meisten EEs wagen wollen, um einfach eine Antenne zu entwerfen.

Die heutige Realität sieht so aus, dass die meisten Leiterplatten-Antennendesigns dieser Art normalerweise mit Hilfe eines Antennendesign-CAD-Pakets durchgeführt werden. Die Antennenleistung hängt nicht nur vom physischen Layout ab, sondern auch von den verwendeten Materialien und der Form dieser Materialien für das PCB-Substrat, das Kupfer und die Maske. Die Software hat immer noch einige Einschränkungen, und daher werden umfangreiche Tests durchgeführt, um das Design zu validieren und zu optimieren, sobald es hergestellt ist. Ein Beispiel für eine kostenlose Antennenanalyse-Software ist 4nec2 , die viele Arten von Antennen auswerten kann.

Beginnen Sie beim Entwerfen einer Mäanderantenne mit einer Spur in der Länge des idealen Dipols, falten Sie sie in die gewünschte Form und den gewünschten Raum und führen Sie dann eine numerische Analyse durch, um das Strahlungsmuster und die Effizienz zu bestimmen. Einige CAD-Programme verfügen über Assistenten, die Ihnen bei der Auswahl eines optimalen Musters für einen bestimmten Raum helfen können, aber ich habe noch kein Buch oder keine Anleitung gesehen, die Informationen zu optimalen Mustern enthält, die allgemein auf Mäanderantennen angewendet werden können.

Es hat nichts mit einem gefalteten Dipol zu tun!!!!
@LeonHeller Es gibt viele Arten von gefalteten Dipolen. Dies ist einer von ihnen. Viele Amateurfunk-Enthusiasten denken an einen bestimmten Antennentyp, wenn sie "gefalteter Dipol" sagen, aber im Bereich des Antennendesigns ist "gefalteter Dipol" ein beschreibender Begriff, kein spezifisches Antennendesign. Die Mäanderantenne ist eine Form eines gefalteten Dipols, bei dem es viele Falten gibt. Wenn Sie eine andere Klassifizierung für die Mäanderantenne haben, reichen Sie bitte eine Antwort ein, die das grundlegende Antennendesign enthält, aus dem sich dies entwickelt, wenn es sich nicht um ein gefaltetes Dipoldesign handelt.
Es ist kein Dipol.
@LeonHeller Ich bin hier anderer Meinung, dies ist ein Versuch, den Dipol auszunutzen, genauer gesagt den Monopol, den die Leute oft nur Dipol sagen, weil Sie das normalerweise mit einem Bild versuchen. Dies ist etwas, was sie nach einem gefalteten Dipol versucht haben, wie ich online gelesen habe. Dies ist eine extremere Version der Inverted-F-Antenne.
@AdamDavis Wenn Sie einige der Designmethoden in Ihren Beitrag einbringen, werde ich Sie mit einem Kopfgeld belohnen. Wären 100 genug Bestechungsgeld?
Ich stimme Leon zu, die Dipolreferenz ist ablenkend und verwirrend. Ein Dipol ist normalerweise eine symmetrische Antenne, wobei die einfachste Form ein Halbwellendipol als effizienter und effektiver HF-Strahler ist. Ich nehme an, Adam bedeutet entweder halbe oder viertel Wellenlänge, was dann Sinn macht. Ich habe noch nie einen Hinweis auf eine Antenne mit mehreren spitzen Winkeln gesehen, die als gefalteter Dipol bezeichnet wird. Dies scheint eine nicht standardmäßige Verwendung zu sein.
Aktualisieren Sie den Link im Beitrag, der nicht mehr funktioniert. nxp.com/docs/en/application-note/AN2731.pdf

Eine Antenne muss eine bestimmte Länge haben, um bei einer bestimmten Wellenlänge, die durch die Frequenz bestimmt wird, gut zu funktionieren.

Obwohl es alles andere als einfach ist, spielen auch die genaue Form und Umgebung eine Rolle, da sie die elektrischen und magnetischen Felder beeinflussen, die die Antenne aussenden soll.

Wenn Sie nicht Antennendesign studieren möchten, können Sie es sich als schwarze Magie vorstellen.

Bearbeiten: Ich denke, die Mäanderform dient hauptsächlich dazu, eine längere Antenne in diesen kleinen Raum zu bekommen.

Der OVC3860-Chip ist für Bluetooth-Audio vorgesehen, läuft also im 2,4-GHz-Band mit einer Wellenlänge von etwa 125 mm. Aus dem 0,4-mm-Abstand des OVC3860 schätze ich die Länge der Antennenspur auf 34 mm, was etwa 1/4 der Wellenlänge entspricht (eigentlich etwas mehr, da sich das Signal mit einer Geschwindigkeit ausbreitet, die langsamer ist als die Lichtgeschwindigkeit in der Spur ). Dies ist eine ziemlich normale Länge für eine Single-Ended-Antenne.

Wenn ich Antennendesign studieren wollte, könnten Sie erläutern, warum diese Form notwendig ist?
Ich denke, die Mäanderform dient hauptsächlich dazu, eine längere Antenne in diesen kleinen Raum zu bekommen. Aber die genaue Form ist für mich genauso schwarze Magie wie für dich.
Da bin ich mir nicht so sicher. Ja, es muss eine bestimmte Länge haben; Es gibt jedoch ältere Antennenkonfigurationen mit einer Vielzahl von Formen.
Falls Sie es simulieren möchten: dougneubauer.com/fdtd
Ich finde es amüsant, dass diese Antwort, die in Bezug auf die OP-Frage im Grunde auf "Ich weiß nicht" hinausläuft, 5 positive Stimmen erhält :)
@ChrisHarris liegt daran, dass sie versuchen, eine der besten Antennen an einem kleinen Ort unterzubringen, einem Dipol mit halber Wellenlänge (hier Monopol). Es gibt viele Möglichkeiten, Antennen herzustellen, und dies ist nur ein weiterer Versuch einer kostengünstigen Methode. Ich versuche zu entscheiden, ob ich einem der EM-Mitglieder, das weniger Repräsentanten hat, ein Kopfgeld geben oder selbst eine vollständige Antwort schreiben soll. Wenn in ein oder zwei Tagen keine gründliche Antwort auftaucht, werde ich eine auswählen und Maßnahmen ergreifen. Ich habe online einige gute Ressourcen für dieses Design gefunden.
@Kortuk: Das hört sich gut an! Ich bin nur Anfänger in EM, aber ich würde gerne eine tiefergehende Erklärung in Bezug auf EM sehen.
@starblue FDTD wäre eine meiner letzten Möglichkeiten zum Modellieren einer Antenne, aber es ist wahrscheinlich die "einfachste" numerische Methode, sehr viel ist jedoch nicht die beste.

Reine Vermutung hier, da ich kein EM-Typ bin, aber:

  • Die Länge der Antenne hängt von der Wellenlänge des gesendeten Signals ab.
  • Als Ergebnis des Abschlusses (offen an einem Ende) der Antenne werden reflektierte Wellen die Leitung zurückkommen und dies wird zu Interferenzen führen .
  • Wenn dies so ausgelegt wäre, würde diese Interferenz zu einem Stehwellenphänomen entlang der Leitung führen.

Nun, hier denke ich, dass die verschnörkelte Form damit zu tun hat, die EM-Wellen zu verstärken, die durch Überlagerung der Wellen an berechneten festen Punkten entlang der Linie gesendet werden. Möglicherweise am Höhepunkt der stehenden Wellen.

Warum hat eine Antennenspur diese Form?
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