>Om jag förstår det hela rätt, så vanligtvis har den minsta antennen kortast räckvidd.
Stor fysisk utbredning av en kvartsvågs antenn gynnar vanligen effektivitet. Max räckvidd är ett resultat av (riktgain x effektivitet) som beror mycket av jordplanets utformning.
För att utrycka det enkelt, effektivitet är när mest signal tas emot eller sänds, som ett medelvärde av alla riktningar, Längst räckvidd kan fås genom att passiva strålare på jordplanet samverkar och skapar en uttalad riktverkan på antenn med hög effektivitet.
En naken glödtrådslampa som hänger i sin kabel ger mindre ljus än en LED med samma tillförda effekt men om glödtrådslamapn förses med ett blankt jordplan(ak. reflektor) kan dess ljuskägla i längds utklassa LED-lampan med sämre jordplan i just denna riktningen.
>Jag antar att "ANT3" har längst räckvidd, men "ANT2" är lättare att få bra avstämd, så vilken som i praktiken har längst räckvidd är svårt att veta.
Det är nog tvärs på bägge antagandena men det är rätt oväsentligt.
Alla dessa kvartsvågor blir resonanta när den elektriska längden (ej samma som fysiska längden) är en kvarts våglängd. För antenn i fri space är nästan alltid längden kring 32 mm räknat från bortersta anslutning till spetsen av antennen. På PCB är det alltid mindre längd är 32 mm. Beror på jordplanets utformning , kretskortets glasfiber-tjocklek mm.
Ljusets hastighet i FR4-material är ungefär hälften av vad den är i fri space. Då halva antennen , dvs undersidan av mönstret är i direktkontakt med glasfiber-materialet och ovansidan befinner sej i glasfiberns närfält blir den resonanta längden kortare. Är antennen placerad i en hörna av PCB så blir det mindre andel glasfiber i antennens närfält och antennen tjänar på att låta utbreda sej.
Antenn helt gömd i FR4 på bägge sidor blir i princip resonant för exakt halva storleken relativt vad den blir i fri space.
Halva storleken och hälften av inkommande fotonerna passerar obemärkt.
Bästa längd beror på allt utom antennen i dess närfält. Att tillämpa mått som man vet fungerat på annat PCB för en annan radio med annan impedans blir som att köpa byxor till sej själv med ledning av att man vet att en viss byxstorlek passande någon annan.
De skillnader som då uppstår blir mindre dramatiska om det är en bredbandig antenn, antenn med lägre q-värde. Man utgår ofta från att man tar fram sitt egna matchningsnät som förhoppningsvis förmår att kompensera för skillnaderna i radio, PCB och antenn.
Kostnad för produktcertifieringen beror mycket på vad man kan själv. Ta en sådan sak som FCC. Det är dyrt och misslyckas man pga av t.ex. någon EMI-brist så får man hem och korrigera och betala ny avgift.
Av den anledningen väljer många att ta extrakostnaden att låta ett billigare lokalt lab gör samma mätning som FCC innan man lämnar in apparaten till FCC. Man får chansen att rätta utan att det kostar lika mycket som extra runda till FCC.
Allra billigast blir det om man själv vet vad som efterfrågas och själv kan göra enklare mätningar redan på prototypstadiet för att eliminera eventuellt RF-skräp och att antenn är stabil i olika driftsituationer så inget börjar självsvänga eller ger radion termisk rusning.
Detta sista drabbar rätt mycket elektronik när den åldras. Radion blir överhettad av mismatch och skadas så att den drar ännu mer ström tills i värsta fall blå röken infinner sej.
Exempelvis tidiga handhållna mobiltelefoner kunde bränna sönder sej själva om den yttre antennen lossnade då det gav extrem mismatch så att all utsänd effekt studsade tillbaka in i radion.
>Jag bytte till din PCB-antenn på kretskortet, men den var ca 0.5 mm för hög,
Det finns inga fasta regler om mätt. Det går designa F-antenn som bara är 2 mm hög eller så hög att den bara står rätt ut.
Det som fungera på mitt PCB kommer kan fungera mindre bra på ditt PCB. Det är som med byxorna.
>Via-hålen sitter nu med 1.0 mm mellanrum, istället som tidigare 1.5 mm.
Ser inga vior utefter de andra tre sidorna.
>För att byta komponenter och särskilt de som inte har "Thermal connection", så brukar jag använda en Heat-plate
När man byter komponenter vid antenn-tuning vill man ofta inte flytta några mätkablar något alls och eftersom jag gärna jobbar under mikroskåp är det under mikroskåpet komponentbytet sker.
>För de PCB-kort som jag ska göra nu använder jag främst 0603 komponenter för att göra det lite enklare för att byta och modifiera konstruktionerna, men senare i produktion kommer jag gå över helt till 0402.
Ja om du då använder induktanser i antenn-tuningen är det jobbet i onödan.
En MURATA LQW15 10nH fungerar rätt olika relativt en LQW18.
Induktansen åstadkoms genom att tråd är lindad runt komponentens keramkropp.
Då kropparna är olika stora ger 5 varv olika resultat beroende på kropp.
Då Murata ändå vill ippnå vissa standardvärden vad gäller induktansen så justerar de även keramens egensakper för resp. komponentvärde.
Som du ser i Mauratas datablad ger det olika impedanskurvor och olika SRF för LQW15 10 nH resp LQW18 10nH. Dessa komponenter har olika strökapacitans samt att dess olika stor lödpaddar har kapacitiv koppling till jordplan.
Jag är inte här för att marknadsföra mitt beräkningsprogram och det är nog för tidigt för dej, samt att programmet förväntar sej kunna hämta in live date via GPIB, men i detta programmet kan man se vad som händer om man gör denna typen av förändring, annan komponentstorlek och leverantör. Vad gäller komponentstorleks inverkan på störförluster så gäller det även för kondensatorer i nätet även om kondensatorer generellt är ett mindre bekymmer..
>En stor anledning att jag använder JLCPCB...
Jo jag har gjort mycket på samma sätt, PCBway och JLCPCB är sådant dom fungerar bra utanför Kina. Oavsett om man vill ha monteringsjobb utfört eller ej är det lätt att passa på att köpa komponenterna från LCSC då man kan få det i samma leverans och man ligger prismässigt ofta hyggligt till.
Glöm detta att jaga andras antenner och mått. Det ger som bäst något ungefär.
Jag bryr mej aldrig om sådant. För ett PCB med givet antenn-utrymme för en tryckt antenn tar jag koppartejp och skalpell och formar ett första utkast direkt på PCB. Blir det som tänkt sså fortsätter man fila tills man får impedanskurvorna anpassade efter tänkt närfält.
Får det rum en tvåarmad fullstor dipol med bra avstånd från jordplanet är det ofta bland de bästa alternativen. L-antenn eller rak monopol kan kortas genom bottenspole. Det var precis som man gjorde på 27MHz komradio där man hade en stor bottenspole som emulerade ett 4 meter antenn medans sista metern stack upp från walkie-talkien eller bil-antennen.
Är det riktigt trångt hamnar man ofta på en loopantenn eller någon närbesläktad hybrid.
Då enbart 2.4 GHz är bland det enklaste vad gäller inbyggda antenner så lägger jag sällan mer än en timme på första utkastet samt matchning. Då utkastet är koppartejp så måste det in på gerber och ny prototyp-runda. Därefter en mer ambitiös ommatchning med god kalibrering och repeterbar fotodokumenterad mätuppställning. Resulterande mätresultat sparas då de bli guld-referenser som serieprodukten ska kunna kollas mot. Det inträffa nästan alltid något som får avvikande antenn-egenskaper för en produkt som tillverkas under längre tid eller vid olika fabriker så då måste man kunna se vad som inträffat relativt guld-referensen.
Istället för att leta exakta mått att planka, fundera på varför måtten är som de är,
En IFA t.ex., varför matas den en bit in på antennen när man lika gärna kan mata den i en ände?
Maxwell har en del av svaret, │Ez/Hy│ som ger att rymdens impedans i fjärrfältet är 377 Ohm.
För bästa effektiva överföring av effekt från antenn till rymden ska antennen ha samma impedans. Men hur?
Nu är detta ett påstående om 377 Ohm med många paranteser då det gäller fjärrfältet och antennen befinner sej ju alltid i sitt egna närfält men om vi bortser från detta just nu så är det 377 Ohm som gäller. En IFA bygger på samma ide som en spartransformator, en enkel lindning med mellan.uttag för önskad spänning eller som i detta fallet, en önskad omsättning av radions impedans till 377 Ohm.
Ju närmare jordpinnen man kommer med sitt mellanuttag, ju lägre blir impedansen. Direkt mot jord är det 0 Ohm. Ute i änden på antennen är det 377 Ohm (om det är en god design).
50 Ohm hittar vi vid ca en sjundedel av antennens längd, sett från jord.
Det ger ett enkelt förfarande att grovt hitta passande antennimpedans. Resten tar man med matchningsnätet.
autotransformer.jpg
De flesta antenner går kombinera med varandra för att ge önskade egenskaper och det kan bli svårt att definiera exakt vilken antenn-typ det är. En sak är t.ex. en dubbel IFA, finns en sådan antenn?
Nedan bild är en sådan eller är det en dipol med balun?
dubbel_IFA.png
Svaret är inte viktigt, det viktiga är att förstå de olika delarna inte är absoluta regler eller dess mått. En antenn som fungerar bäst för just din applikation fungerar kanske uselt på annan plats.
Din bild på "Ant 3", varför denna ledare från jord som kryper alldeles för lågt ovan jordplanet för att stråla bra? En halvvågs dipol, där detta är ena armen, nöra mittmatningen är strömmen som högst. Spänningen är högst i änden på antenn-armen, resp på jordplanet.
Spänningen i änden på antennen lastas av omgivningen på missgynnande sätt
Om man villt korta antennens utsträckning med mindre förluster gör man det nära mitttpinkten på dipolen, eller som här, början på monoplarmen. Precis som man satte antennförkortande spolen i botten på 27MHz antennen i stället för i toppen, som givit sämre antenn.
Därav att man i ANT3 "offrar" lite antenn närmast jord då det kommer stråla ineffektivt nära jord.
På samma sätt har du sett att "toppen" på somliga IFA-varianter leds skrämmande nära jord. Det missgynnar antenneffektivitet men ger bättre impedans att kunna avstämma.
Den typen av antenner är svåra att få bra effektivitet i oavsett matchning men de kan upplevas som stabila. Om något jord/last kommer i antennens närfält påverkas den inte så mycket då den redan är starkt påverkad av jord. I mitt tycke är det ett steg mot 50 Ohms motstånd som antenn.
Inbyggda antenner i sej är inte så svåra att förstå, när man läst grundtankarna kring de vanligaste varianterna. Matematiken kan ibland vara förvillande och ofta beror det på att något rötägg en gång i tiden räknade fel men justerade så det skulle bli rätt och skrev en bok om det.
Samma med vissa uttryck. dB är är relativa uttryck, 0 dB för en förstärkare ger samma signalnivå ut som insignalen. Negativa värden är dämpning och positiva värden är förstärkning.
Ett vanligt uttryck i antennerna värld är "return loss". Beskriver hur stor förlusten är av den till antennen tillförda effekten som då återvänder till radio-sändaren.
"Loss" är förlust. Många skriver om detta som ett negativt värde, t.ex. RL är -18 dB.
Så en förlust som är negativ? Förlust av förlust är snarare åt det positiva hållet.
Man har försökt spåra varför. En förklaring är att det var en som i det civila var radio-amatör som jobbade som signalist i US navy under WWII. På fartyget han jobbade hade man fått hi-tech mätinstrument för att kunna serva egna radio-anläggningarna. Bland annat fanns nyheten VNA.
Signalisten var framåt och passade på att lära sej genom att ratta själv.
På denna tiden var displayen ett runt bildrör och det fanns inga skalor på röret då man kan mäta på många olika sätt med en VNA sp istället la man lösa plastfilmer ovanpå röret. Dessa filmer hade påtryckta skalor. Signalisten ville mäta return loss men la på fel skala och kunde konstatera att det blev negativa värden. En så duktig kille fick i uppgift att karaktärisera antenner på fler fartyg med avseende på bandbredd osv. Alla antennerna hade negativa värden på RL. När det kom instrument från HP med färdiga skalor kände de sej nödgade att leverera omvända skalor då USAs militär var huvudkunden.
Många fabrikanter har följt med men om man tittar noga så ser man att de anger i menyvalet på nätverkaren in RL utan "-RL".
Negativ förlust som är negativ. Det blir ett negativt värde med ett extra minustecken framför.
IEEE försökte en gång stävja detta och rätta till det. Man vägrade godkänna white papper som använt RL fel men jag tror de fått vika sej något. Det är alltför innarbetat.
https://ieeexplore.ieee.org/document/5162049
Påminner om den svenska forskaren Celsius som uppfann en termometer där 100 grader angav isens smältpunkt och 0 grader, då kokade vattnet.
Sen kom det en och la skalan upponer.....
Vi borde ta tag i den saken nu och rätta till detta felet.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
