Innføring i antenner

Mange betrakter antenner som det mest omtåkede og kompliserte aspektet ved radiokommunikasjon. En årsak til dette kan være det frustrerende faktum, at spesifikasjonene for en gitt antenne, ikke nødvendigvis speiler antennens faktiske prestasjon og ytelse når den er tilkoblet brukerens terminalutstyr. Dessuten vil ukyndig valg av antenne, kunne dramatisk redusere radioterminalens prestasjon og i noen tilfeller være ulovlig.

Av slike grunner kan grunnleggende forståelse for hvordan en antenne er bygget opp og fungerer være av stor praktisk betydning. Det vil også fjerne mystikk og lede deg til å kunne ta kyndigere antennevalg i fremtiden.

Helt ufortjent er nok antennen den mest oversette delen ved radiokommunikasjon design. Men dekning, ytelse og lovlighet ved en radiokommunkasjonsløsning er alle kritisk forbundet til valg av antenne. Mønsteret er at spørsmål omkring antenneløsning kommer helt til slutt og typisk etter at beslutning om radioløsning er tatt. Konsekvensen er antenne blir et nedprioritert område og derfor en komponent som begrenser utstyrets ytelse.

Med det store antall variabler, blir antennedesign like mye kunst som vitenskap. Selv ingeniører kan i starten forvirres av meningen bak en gitt antenne spesifikasjon. For eksempel er signalforsterking i en antenne, noe vesensforskjellig fra signalforsterking i en forsterker. På samme måte tror de fleste at strålingsmønsteret til en gitt monopol antenne vil være slik det beskrives på produktarket. I virkeligheten vil strålingmønsteret for en 1/4 monopol antenne i så stor grad avhenge av design og layout på produktet, at produsentenes singalforsterker spesifikasjon og strålingsmønster har liten betydning utover å fastslå potensialet for antenneytelsen.

Denne artikkelen fokuserer kun på antenner til håndholdte produkter med lavt strømforbruk, altså dipol og monopol pisk antenner. Disse typene dekker et bredt utvalg tilgjengelige antenner og er de som oftest brukes feil. Som vi skal se, er det noen tommelregler som kan følges når det gjelder antennedesign.

ANTENNE - GRUNNLEGGENDE

Hva er en antenne?

En antenne omdanner elektrisk strøm til elektromagnetiske bølger og vice versa. Det kan betraktes som en sammensatt RLC-nettverk. På enkelte frekvenser, vil det vises som en induktiv reaktans, i andre som en kapasitiv reaktans. Ved en bestemt frekvens, vil begge de reaktanser blir like i størrelse, men motsatte i påvirkning, og dermed opphever hverandre. På denne spesifikke frekvens, er impedansen rent resistiv og antennen sies å være resonant.Her er der den fysiske møter teoretisk. Resonans vil opptre ved helt tall multipler eller fraksjoner av frekvensen av interesse. Disse frekvenser svarer til en bølgelengde. At bølgelengden er den nødvendige antenne lengde. Det lengde er det som må innarbeides i det endelige produkt, enten innleiret inne i kapslingen eller eksternt koblet til enheten.Frekvensen av de elektromagnetiske bølgene er relatert til bølgelengden ved den følgende ligning:Ligning
hvorf = frekvensen i Hertz (Hz)λ = bølgelengden i meter (m)c = lysets hastighet (299 792 458 m / s)Som det kan ses av ligning, jo høyere frekvensen er, desto kortere bølgelengde, og jo mindre antennen. For eksempel, er bølgelengden til 433,92 MHz 0,69 m (2,27 ft.), Og bølgelengden til 916 MHz er 0,33 m (1,07 ft.). 433,92 MHz er en populær frekvens for Remote Keyless Entry (RKE) systemer som bil fjernkontroller, men tydeligvis er det ingen måte at en 2,27 fot antenne kommer til å passe inn i en nøkkel fob.Heldigvis for alle som ønsker å bære sine nøkler i lomma, det finnes måter å gjøre antennen mindre. Siden resonans vil opptre ved helt tall fraksjoner (1/2, 1/3, 1/4 osv) av grunnfrekvensen, kan kortere antenner brukes til å sende og gjenvinne signalet. Som med alt i engineering, det er en avveining. Reduksjon av antennens størrelse vil ha noen innvirkning på effektiviteten og impedansen til antennen, noe som kan påvirke den endelige ytelsen til systemet.En halvbølge dipol antenne har en lengde som er halvparten av den fundamentale bølgelengde. Den er delt i to kvartbølgelengder som kalles elementer. Elementene er satt til 180 grader fra hverandre og mates fra midten. Denne type antenne kalles en midtmatet halvbølge dipol og forkorter antennelengden til det halve.Half-Wave dipol antenneFigur 1: En halvbølge dipol antenne.En fremgangsmåte for fremstilling av antennen enda mindre, er å bruke en av de kvartbølge elementer av en dipol og tillate grunnplanet på produktets PCB for å tjene som en motvekt, i hovedsak, skaper den andre kvartbølgeelement.Siden de fleste enheter har et kretskort uansett, bruker det for halvparten av antennen kan gjøre mye fornuftig. Vanligvis vil denne halvdel av antennen være koblet til jord og senderen eller mottakeren vil referere til det tilsvarende. Denne stilen kalles en kvartbølgemonopole og er den mest vanlige antennen i dagens bærbare enheter.Quarter-Wave monopol antenneFigur 2: Quarter-Wave monopol antenne.
Spiralformede antennerFigur 3: 916 MHz (L) og 315 MHz (R) Helical antenner.En annen måte å redusere størrelsen av antennen er å kveile elementet. Det er her rett wire er viklet eller pakket rundt et ikke-ledende substrat for å lage det som kalles en skrueformet element. Dette har den fordelen av å gjøre den totale lengde kortere, men det vil også redusere antennens båndbredde. Som en induktor, jo strammere spolen og jo høyere Q, jo mindre båndbredde. Hvor en rett antenne kan ha en båndbredde på 100 MHz, kan en skrueformet bare ha en båndbredde på 10 MHz. Dette blir mer uttalt når frekvensen blir lavere, siden spolene vanligvis komme nærmere sammen for å opprettholde en bestemt lengde.Antenne spesifikasjonerHvis antenner er den minst forståtte RF komponent, deretter antenne spesifikasjonene er den minst forståtte av alle RF-komponenter. For eksempel, mange designere se etter utstrålte testdata uten egentlig å forstå hva de ser på eller hvordan den forholder seg til resultatene av sitt produkt. Av denne grunn, la oss undersøke de felles antenne spesifikasjonene.ImpedansImpedansen til en antenne er den virkelige motstand og imaginære reaktans som vises ved klemmene på antennen. Ettersom det finnes induktive og kapasitive elementer til en antenne, vil dette forandre seg med frekvensen. Det vil også bli påvirket av gjenstander som er i nærheten, for eksempel andre antenner, komponentene på et kretskort og selv bruker av enheten.En antenne vil ha to typer av motstand forbundet med den. Stråling motstand konverterer elektrisk kraft til stråling. Ohmsk motstand er tap på antennen struktur som konverterer elektrisk strøm til varme. Strålingen motstanden bør være mye høyere enn den ohmske motstand, selv om begge er viktige for antennens effektivitet. Generelt er strålingsmotstanden ved klemmene på en dipol-antenne i fritt rom (isolert fra noe ledende) 73 ohm. En monopol antenne vil være halvparten av dette, eller 36,5 ohm.Reaktansen er kraften som er lagret i nærfeltet av antennen. Denne reaktans kombinert med den virkelige motstand utgjør antennens impedans. Begge verdiene blir påvirket av gjenstander i nærheten av feltet og vil variere ned antennens lengde. Detaljene i dette er utenfor omfanget av denne artikkelen, men kan finnes i de fleste antenne litteratur.Disse verdier er viktige fordi, i en hvilken som helst system, vil det oppstå maksimal kraftoverføring når kilden og lasten impedansene match. Hvis de er forskjellige, kalt en mismatch, da noe av strømmen som sendes til antennen vil bli reflektert tilbake inn i lasten eller tapt som varme. Dette vil redusere effektiviteten av systemet, senking område, øker strømkravene og forkorte batterilevetid.Industri konvensjonen for RF er en impedans på 50 ohm. Vil de fleste IC produsenter har matchet sine produkter til 50 ohm eller vil gi en krets designet for å matche sitt produkt til en belastning på 50 ohm. Likeledes antenne produsenter ofte designe og karakteriserte antenner på 50 ohm.VSWRSpenningsstandbølgeforhold (VSWR) er et mål på hvor godt en antenne er avstemt til en kilde impedans, typisk 50 ohm. Den beregnes ved å måle spenningen bølge som ledes mot lasten i forhold til spenningsbølgen som blir reflektert tilbake fra lasten. En perfekt match vil ha en VSWR av 1: 1, men jo høyere det første tallet, jo verre kampen, jo mer ineffektiv systemet. Siden en perfekt match aldri kan oppnås, må noen målestokk for ytelsen som skal stilles. I tilfelle av antennen VSWR, er dette vanligvis 2: 1. På dette punkt er 88.9 prosent av energien som sendes til antennen av senderen utstrålt inn i fritt rom og 11,1 prosent enten reflekteres tilbake til kilden eller tapt som varme på strukturen av antennen. I den andre retningen, er 88.9 prosent av energien gjenvunnet fra antennen overføres til mottakeren. Som en side note, siden ": 1" er alltid underforstått, vil mange datablader fjerne det og bare vise det første nummeret.VSWR GrafFigur 4: VSWR Graph.VSWR vanligvis vist grafisk som funksjon av frekvens, som vist i figur 4. Det laveste punkt på grafen er antennens midtfrekvensen. VSWR på det punktet angir hvor nær antennen får 50 ohm. Avstanden mellom punktene hvor det krysser grafen angitte VSWR typisk definerer antennens båndbredde.Directivity, effektivitet og gevinstSann antenneytelsen bare kan bestemmes ved å måle mengden av energi som antennen stråler inn i fritt rom. Dette er ikke en lett oppgave gitt alle variablene assosiert med utstrålte målinger. Når den utstrålte effekt er målt rundt antennen, kommer en form som kalles strålemønster. Dette er den mest direkte måling av en antenne faktiske ytelse.Stråling PatternsFigur 5: Et eksempel på stråling mønstre.Antenne stråling mønstre kan ta på seg mange interessante figurer, spesielt når presentert grafisk i sin virkelige verden tredimensjonalt tilstand. Tilstøtende Diagrammet viser figurer som er typiske for de mest populære antennetyper. For en dipol antenne, ser mønsteret som en smultring. For et monopol antenne på grunnplanet, kutt som smultring i to langs kanten og sett den på flyet med antennen stikker opp gjennom midten. Den Yagi er retnings kan sees tydelig, selv om dette ordet og verdien av disse typer tomter vil bli enda tydeligere som retnings, effektivitet og gevinst blir diskutert.Etter at den utstrålte energi som omgir en antenne er målt, blir dataene ofte forvandlet til et strålingsmønster plot. Denne tomten presenterer grafisk hvordan radiofrekvensenergi distribueres eller regissert av antennen til ledig plass. En antennestrålingsmønster tomten er et viktig verktøy, siden den tillater rask visuell vurdering og sammenligning av antenner. Antennens utstrålte ytelse, og dermed den tilsvarende plottet, vil bli påvirket av test jigg eller produktet på hvilken antennen er montert. Dette gjør sammenligningen av plott som kommer fra ulike produsenter vanskelige. I tillegg vil plottet for en bestemt utforming sannsynlig variere fra det som en referanse design. Mønster tomter består typisk av en polar koordinatgraf, men kartesisk koordinatsystem grafer blir også brukt. Polar tomter er lettere å visualisere, som de viser utstrålt effekt 360 grader rundt antennen under test. Generelt er en logaritmisk skala benyttes, noe som tillater et utvalg av data som skal vises på hensiktsmessig samme plottet. To tomter er opprettet, en i den horisontale aksen og en i den vertikale aksen. Sammen utgjør disse gi et bilde av det tredimensjonale formen på strålingsmønster, som vist i figur 6.Polar TomterFigur 6: Polar Tomter av en antenne stråling mønster.En antenne stråling mønster og spesifikasjoner knyttet til det trenger ofte et poeng av sammenligning eller referanse. I de fleste tilfeller en teoretisk antenne som kalles en isotropisk antenne eller isotropisk radiator benyttes for dette formål. Betegnelsen "iso" betyr det samme, "tropisk" betyr retningen. Således isotrope beskriver en antenne som stråler elektromagnetisk energi likt i alle retninger. Den isotropantenne og perfect sfærisk mønster er bare teoretisk og ikke egentlig eksisterer, men modellen fungerer som et nyttig begreps standard som "virkelige verden" antenner og deres spesifikasjoner kan sammenlignes. Nå er det på tide å ta en nærmere titt på noen av de viktigste utstrålt spesifikasjoner og hva de betyr.Isotrop stråling mønsterFigur 7: Isotrop stråling mønster.Det er tre utstrålte spesifikasjoner som er av primær interesse: effektivitet, retnings og gevinst.Ofte disse vilkårene er snakket om i sammenheng med en antenne utsendte signal. Det er litt enklere å visualisere disse begrepene ved å tenke på utstrålt effekt, men det bør anerkjennes de henvende seg direkte til resepsjonen også.Virkningsgrad er et mål på hvor mye energi satt inn i antenne faktisk blir utstrålt inn i fritt rom i stedet for å gå tapt som varme på antenne struktur eller reflekteres tilbake til kilden. Antennens impedans og VSWR ved senterfrekvensen spille en stor rolle i denne målingen.Direktivitet måler hvor mye større en antenne peak utstrålt effekt tetthet er i en bestemt retning enn for en ovn med referanse til samme kilde strøm. Det er forholdet mellom effekttettheten i et mønster for å maksimal gjennomsnittlig effekttetthet ved en jevn avstand fra antennen. Kort sagt, er det en sammenligning av formen av strålingsmønsteret til antennen under test til en referansestrålingsmønster. Mest vanlig vil referansen være en perfekt sfærisk mønster av isotrope modell som er beskrevet tidligere. Enhetene i denne målingen er desibel i forhold til isotropisk, eller dBi. En dipolantenne er også noen ganger brukes som en referanse, i hvilket tilfelle enhetene fremgå DBD (som betyr desibel i forhold til dipol). En dipol har en gevinst på 2,15 dB løpet isotrop eller dBi = DBD + 2,15 dB. Ved sammenligning av gevinster, er det viktig å merke seg om forsterkningen blir uttrykt i DBD eller dBi og konvertere hensiktsmessig.Gevinsten kan være en forvirrende spesifikasjon. De fleste ingeniører er kjent med begrepet i referanse til forsterkere, hvor forsterkningen er et mål på hvor mye en forsterker øker inngangssignalet. Men det er en vesentlig forskjell mellom en forsterkerens forsterkning og en antenne gevinst. Forsterkeren setter energi inn i systemet, slik at det er en aktiv anordning. En antenne kan ikke sette energi inn i systemet, slik at det er en passiv enhet. Gevinsten er ofte feiltolket som en økning i utgangseffekt ovenfor enhet. Selvfølgelig er dette ikke mulig, ettersom den utstrålte effekt ville være større enn den opprinnelige strømmen innføres til antennen.Directivity og gevinst er nært beslektet. Forsterkning er direktiviteten av antennen reduseres ved tap på antennen, slik som dielektrisk, motstand, og VSWR. Med andre ord, er det et produkt av retningsvirkning og effektivitet. Forsterkning er den mest direkte måling av en antenne virkelige ytelse. Som sådan, er det en av de viktigste spesifikasjonene.Directivity og GainFigur 8: Directivity og Gain.En enkel måte å forstå retnings eller gevinst er å tenke på en fokuserbar lyskilde. Anta lyseffekten er konstant og fokusert over et stort område. Hvis lyset er refokuserte til et sted, ser det lysere fordi alle lysenergien konsentreres i et lite område. Selv om den totale lysmengde har holdt seg konstant, vil den konsentrerte kilden frembringe en økning i lux ved fokuspunktet i forhold til det brede kilden. På samme måte kan en antenne som fokuserer RF-energi inn i en smal stråle sies å ha høyere retningsvirkning (ved fokuspunkt) enn en antenne som stråler ut likt i alle retninger. Med andre ord, jo høyere en antennens retningsvirkning og den smalere antennemønsteret, jo bedre resultater vil være punktet.Lys GainFigur 9: Lys Gain.Monopol antenne ytelseUtførelsen av en monopol-antenne er kritisk avhengig av den motvekt som brukes som den andre halvdel av antennen. Denne motvekt kan være en solid kobberfyll på et kretskort eller en metallbeholder. Ettersom RF trinnet er referert til kretsen bakken, dette plan eller kapslingen er også koblet til jord. Størrelsen på grunnplanet counterpoise samt dens plassering under henvisning til antennen vil ha en betydelig innvirkning på dens VSWR og forsterkning.Vanligvis er antenner utformet på en motvekt som er en bølgelengde i radius. Ved en bølgelengde, vil det opptre tilstrekkelig motvekt som et uendelig plan. Dette gir gode spesifikasjoner, men i den virkelige verden en trådløs telefon ikke vil ha en en fot radius grunnplanet for antenne. Dette reiser spørsmålet "hva skjer når grunnplanet er redusert til noe som er mer praktisk for en bærbar produkt?" Svaret er "ganske mye."Vanligvis, hvis radien av counterpoise er lengre enn en bølgelengde, er ytelsen nærme seg en uendelig motvekt. Hvis radien er kortere enn en bølgelengde, blir strålingsmønsteret og inngangsimpedans kompromittert. Betydelige reduksjoner ytelse oppstår når radius er en kvart bølge eller mindre.I figur 10, grafene viser resultatene av en 916 MHz antenne som har blitt innstilt til en 4 "x 4" grunnplanet counterpoise. Grafisk fremstilling A viser antenne målt på 4 "x 4" grunnplanet. Graf B viser antenne målt på en 26.5 "x 26,5" full-bølge grunnplanet. Ser vi på VSWR diagrammene, kan det sees at en større grunnplanet vil senke resonansfrekvensen og utvide båndbredden. I dette tilfelle oppveier den større båndbredde fall i frekvens, slik at VSWR ved den beregnede midtfrekvens er fortsatt mindre enn 2,0: 1.916 MHz antenne VSWR916 MHz antenne VSWRFigur 10: <A 916 MHz antenne VSWR på (A) en 4 "x 4" grunnplanet og (B) en 26,5 "x 26,5" grunnplanet.Omvendt, hvis antennen hadde vært innstilt til større planet deretter plassert på den mindre, senterfrekvens ville ha flyttet høyere, og båndbredden vil bli mindre. Dette kan resultere i en VSWR som er ute av spesifikasjonen. Denne effekten vil være forsterket med spiralformede antenner som vist i figur 3. Skrueformede antenner er kveilet for å redusere deres størrelse, men som også har den effekt at en innsnevring av båndbredden. Et jordplan som er for liten kan begrense båndbredden til et punkt hvor det vil være vanskelig å opprettholde antenne ytelse over produksjonstoleranser, og i nærvær av ytre påvirkninger.Uavhengig av antennen stil velges, bør størrelsen av den implementerte grunnplanet betraktes i forhold til antenne produsentens referanseplan og beregnet ideal. Når det er mulig, bør selve antenneytelsen måles med verktøy slik som et nettverk analysator og spektrumanalysator, ettersom endringer slik som de som er beskrevet ovenfor, kan påvirke effektiviteten av systemet og ha betydelig innvirkning på produktets endelige rekkevidde. Hvis antennen er feilaktige, kan senderutgangseffekten økes for å kompensere, men på bekostning av høyere strømforbruk og kortere batterilevetid. For de fleste mottakere, er det lite som kan gjøres for å gjenopprette den tapte følsomhet. I noen tilfeller kan en Low Noise Amplifier (LNA) plasseres etter antennen og før mottakerens front end, men som legger til kostnaden, strømforbruk, og størrelse.Ikke bare størrelsen av jordplanet dikterer ytelse, men også plasseringen av antennen ved at grunnplanet. Tomtene i figurene 11a og 11b viser stråling mønster for to 418 MHz antenner på en 4 "x 4" grunnplanet. Begge har de samme elementer, men en er montert i midten av flyet og en er montert på kanten med en rettvinklet kontakt. Som det kan ses fra plottet, med montert i midten antenne, er ensartet mønster. Med montert på kanten av planet antenne, er mer energi stråles bort fra flyet. Dette vil resultere i systemet som har et større intervall i en retning enn i en annen. Dette kan påvirke ytelsen og oppfattet kvalitet på sluttproduktet, slik at det bør vurderes tidlig i designfasen.Antenne stråling mønsterFigur 11a: En 418 MHz antenne stråling mønster på en 4 "x 4" grunnplanet sentrert.Antenne stråling mønsterFigur 11b: En 418 MHz antenne stråling mønster på en 4 "x 4" grunnplanet kant montert.Alle disse eksemplene har vist en kvartbølge monopol som er ortogonal til jordplanet. Det er også meget vanlig å ha antennen i samme plan som den første. Igjen, blir jordplanet den andre del av antennesystemet. Figur 12 viser et 916 MHz-antenne orientert på denne måten.Denne orienteringen er svært vanlig i håndholdte produkter som mobiltelefoner. Lengden på grunnplanet som peker i motsatt retning fra antennen er kritisk. Ideelt sett ville det være en kvart bølgelengde lang, men det kan være kortere hvis offeret i ytelse kan aksepteres.Antenne stråling mønsterFigur 12: En 916 MHz antennestrålingsmønster i planet for en 4 "x 4" grunnplanet.Disse målingene er gode for å illustrere konsepter, men de er bare gyldig for den bestemte antennen når målt på det aktuelle brettet. Siden alt plassert på brettet er i nær feltet (innen én bølgelengde) av antennen, vil det ha en innvirkning på stråling mønster. Enhver endring i form av styret innen én bølgelengde vil også ha en innvirkning på mønsteret.Mens produsentenes mønstre kan gi et generelt bilde av antenne ytelse, de ofte bærer ingen likhet med antenne ytelse på det endelige produktet. Polar tomter (for disse typer antenner) er dyre å lage og gir ikke mye nyttig informasjon til kunden. Dette kan være grunnen til at noen antenne produsentene ikke liste gain spesifikasjoner eller polare tomter for monopol antenner.Men det er mange antenne stiler som produsentenes forsterknings- og stråling mønstre er gyldige. Yagi, parabolske, hjørne- og horn antenner er alle typer som ikke er avhengig av en grunnplanet levert av designeren. Kringkasting antenner for AM / FM-radio vil ofte bruke jorda som en grunnplanet (sender tårnene på radiostasjonen, ikke mottakerne). Siden jorda er mye større enn en bølgelengde på disse frekvensene, fungerer det som en uendelig grunnplanet. Imidlertid vil ingen av disse stilene overveies for bruk i en bærbar produkt.En dipolantenne kan også bli påvirket på tilsvarende måte ved grunnplanet, avhengig av sin konstruksjon. Noen dipolantenner er i samme formfaktor som pisk antenner, men vil ha en motvekt samt element inne i ermet. Typisk vil counterpoise være et metallrør med antenneelementet plasseres på toppen. En koaksialkabel er festet til kontakten og deretter går opp på innsiden av røret for å koble til rør og element, gjør en midtmatet dipol antenne. I figur 13, er en skruelinjeformet antenneelementet for å redusere den totale lengden huset.Dipol antenneFigur 13: En pisk stil sentrum-matet dipol antenne.En vanlig misforståelse om antenner med en intern counterpoise er at deres egenskaper er upåvirket av ytre faktorer. Mens det er sant at en ekstern grunnplanet ikke er nødvendig for at antennen skal fungere korrekt, hvis du kobler til en av disse antennene til et produkt som har en grunnplanet, vil du se de samme skift som vist i Figur 10. Produktet eksterne Flyet vil legge til antenne interne counterpoise og skifte frekvens, gain, og stråling mønster. Ytelsen forskyvning kan være minimal, men det skal bemerkes at mens en dipol ikke krever et grunnplan, er det ikke immune mot ytre faktorer. En del av attraktiviteten av en dipol er det en ytre grunnplanet ikke er nødvendig for at antennen skal gi gode resultater. Ulempen er at dipolantenner er vanligvis større og dyrere siden de har å inkludere counterpoise internt.Utforme med et kvart bølge monopol antenneEn vanlig fallgruve for designere nye til det trådløse arena er gjennomføringen av grunnplanet. Som nevnt tidligere, er jordplanet den andre halvdel av antennen, slik at det er avgjørende for det endelige produktets ytelse. Dette betyr at det er viktig å få det riktig.Den grunnplanet er en solid kobberfyll på ett lag av kretskortet som er koblet til den negative terminalen av batteriet. Dette fill ikke bare fungerer som antenne er counterpoise, men er også grunnen tilkobling for alle komponentene i styret. Problemene oppstår når komponentene er lagt og sporene rutes å koble dem.Det er en svært sjelden og enkel design som ikke trenger å rute et spor på mer enn ett lag. Alle spor som blir rutet på samme lag som den grunnplanet kan ha en betydelig innvirkning på RF ytelse. Det er best å se på brettet fra perspektivet til antennetilkoblingen. Målet er å ha en lavimpedansbane tilbake til batteriet eller strømtilkobling. Dette gjøres med brede, uhindret baner. Hvis grunnplanet er kuttet opp med spor, gjennom-hulls komponenter eller vias, da det ikke vil være i stand til å gjøre jobben sin som en antenne counterpoise. En av de verste tingene som kan skje er at grunnplanet for å få så kuttet opp at det har å få koblet ved å hoppe frem og tilbake mellom lagene gjennom vias. A via er forbundet med induktansen, noe som øker dens impedans ved høye frekvenser. Dette vil resultere i jordplanet flytende eller annet sted over bakken på RF-frekvenser, noe som vil redusere ytelsen til antennen og dermed rekkevidden av produktet.Ved kjøring av spor i første plane lag, forsøke å presentere den minste profilen til antennen, som normalt er bredden av sporet. Dette betyr løper spor bort fra antennen i stedet for på tvers av brettet. Figur 14 gir et eksempel.PCB LayoutFigur 14: PCB Layout.Dette brettet benytter en kvart-bølge monopolantenne som er montert i den samme retning som grunnplanet. Det øverste laget er i rødt og bunnlaget er i blått. Nesten alt av bunnlaget spor løper bort fra antennen (opp og ned) i stedet for på tvers av dens resonans banen (venstre og høyre). Den ene gjennomgående hull komponent, SM1, også løper vekk fra antennen. Ser på brettet fra perspektivet til antennen, er det svært brede stier fra antennen til batteriet, B1. Dette vil bety en god, lav-impedans jordforbindelsen for alle av RF-fasen, som vil maksimere RF-ytelsen.Grunnplanet gjør det også mulig for gjennomføring av en microstrip linje mellom RF trinnet og antennen. Dette begrepet refererer til en PCB spor som løper over et grunnplan som er utformet til å tjene som en overføringslinje mellom modulen og antennen. En transmisjonslinje er et medium hvor RF-energien overføres fra ett sted til et annet med minimalt tap. Dette er en kritisk faktor fordi sporet fører til antennen kan effektivt bidra til lengden av antennen, endre sin resonansfrekvens. Bredden av mikro linjen er basert på den ønskede karakteristiske impedans for linjen, tykkelsen av PCB og dielektrisitetskonstanten for platematerialet. Når implementert riktig, vil micros linje koble antennen til RF scenen uten å påvirke antennens resonansfrekvens eller match til RF scenen.En annen ting som ofte synes å fange designere av vakt er at standard kontakter, som SMA, BNC og MCX, er ulovlig for bruk som en antenne tilkobling i USA for enheter som faller inn under noen deler av CFR Part 15. FCC ønsker ikke sluttbrukeren å kunne endre antennen fra den som ble sertifisert med produktet. Av denne grunn, vil antennen må bruke et ikke-standard, proprietær eller permanent tilkobling. Heldigvis anser FCC omvendt polaritet kontakter for å være ikke-standard, slik at de blir ofte brukt av OEM for antennen.Sette alt sammenAntennen er en kritisk komponent til en systemets ytelse og bør vurderes tidlig i designprosessen. Det skal bemerkes at spesifikasjonene på en antenne databladet vil ikke nødvendigvis gjenspeiler ytelsen i det endelige produktet. Dette er et resultat av design-spesifikke faktorer, slik som de som er beskrevet her, samt avvikende referanser, metoder for prøving og mellom antenneoppstillinger leverandører. Med dette i bakhodet, må tas høyde for å teste og optimalisere antennen som en integrert del av den samlede designprosessen. Selv om det er lite sannsynlig en sluttbruker vil bruke mye tid på å fundere nyansene av antenne gjennomføringen, vil de sikkert sette pris på rekkevidde og stabilitet av et godt designet produkt. Feltet av antenne og anvendelse er komplisert, men ved å forstå noen grunnregler, er det ikke nødvendig å være en antenne designeren å utforme med en antenne.