PCB 2.45Ghz Anten Tasarımı

Anten Tasarımı gerçekten çok meşakkatli  bir iştir..

Tasarımımı yaparken uygun frekans, verimlilik, kapladığı alan vb. dataylara özen göstererek Texas instrument firmasının yayınlamış olduğu http://www.ti.com/lit/an/swra351a/swra351a.pdf bu dökümandaki antenlerin hemen hemen tamamını denedim diyebilirim tabi burada dikkat edilmesi gereken birkaç husus var,

  • İlk defa tasarlıyor ve spektrum analyzer ve vector network analiz cihazını kullanma imkanınız var ise antenden önce bir sma connector anten bağlantısı kurmanızı tavsiye ederim.
  • Kullanabileceğimiz 2 anten türü var pcb ve chip antenler, eğer pcb anten kullanacak isek firmaların anten tasarımlarına bakacak olursak çıkış frekansamıza göre 1/4 dalga boyuna göre tasarlanır antenlerimiz.Örneğin ben 2.45ghz bandında bir devre tasarlıyorum bu frekansın dalga boyu 122mm dir 1/4 dalga boyuna göre 122/4=30.5mm yaklaşık uzunluğa sahip bir anten tasarlamam gerekiyor.Aşağıdaki grafikte kabaca dalga boyları gösterilmiştir.
  • Anteni PCB üzerinde tasarladığınız bölgede pil,metal gibi bileşenlerin olmamasına dikkat edin.
  • Genellikle Antenin etkinliği hacmi ile doğru orantılıdır.Ne kadar çok alan o kadar etkili bir anten.
  • Antenlerin kazancı(antenna gain) antenler enerjiyi yönlendirip odaklayabilirler.Bir yöndeki yüksek kazanç başka bir yönde  daha az enerji olduğu anlamına gelir.Bu kapsamda önerilen şart 5 dBi’nin altında bir zirve kazancı elde etmektir.
  • Bu ve benzeri chiplerde 2 farklı frekans çıkışı vardır Tek ve Diferansiyel olmak üzere. Alttaki resime bakacak olursak pin.30 daki anten çıkışının diferansiyel bir çıkış olduğu pasif endüktörler ve kapasitörlere bakılarak anlaşılabilir, bu pasif elemanlarla çıkış tek çıkış haline getiriliyor.
  • Anten tasarımındaki önemli noktalardan bir taneside Ultimate kuralı denilen chip çıkış empedansı(50 ohm) ile anten empedasının eşleştirilmesidir.Bu empedans değeri ne kadar birbirine yakın olursa çıkış güç kaybı o kadar az olur.
  • Chipin çıkış empedansı ile oynayamıyoruz sabit fakat anten empedansı ile oynayabiliriz.
  • Empedans eşleştirme ile ilgili şunuda belirteyim eğer chip anten kullanacak iseniz tek çareniz bu eşleştirme için en yaygın kullanılan aşağıdaki şekilde görülen pi network tür.Ama PCB anten kullanacak isek pi network ve anten uzunluğumuzu değiştirmek gibi 2 seçeneğiniz var.Bu yüzden anteni tasarlarken biraz uzun tutuyoruz Spectrum Analiz cihazına bahsettiğim sma konnektöre bağlantımızı yapıp  ayarımızı yapıyoruz.
  • Bu işlem için bir ağ analizörüne ihtiyacımız var.Pahalı bir cihaz üniversite laboratuvarından falan yararlanarak yapmayı planlıyorum ben.
  • Bu cihazın 2 girişi var ölçüm için buradaki amaç sinyali devremizden gönderiyoruz 2.girişten gelen sinyal gücü hiç kaybolmazsa hiçbir sinyalin EM enerjisine dönüşmemiştir.Aşağıdaki grafikten kabul edilebilir dönüş kaybını gösteren grafikten yararlanabilirsiniz, bu grafiktende görüleceği üzere 10db lik bir çıkış gücünde kabul edilebilir kayıp 0.5db olarak gösterilmiştir eğer bu değerden fazla ise chip ile anten arasındaki pasifleri (pi network) ve empedansı kontrol etmemiz gerekiyor..
  • Pcb antenimizi devremiz cihaza bağlı iken antenimizi kısaltarak rezonant frekansımız daha kısa dalga boyuna kayacaktır yani daha yüksek frekansa çıkacaksınız.
  • Tabi tüm bunları yaparak mükemmel bir karakterizisyona sahip bir anten tasarımı yapmak pahalı test ekipmanları, rf uzmanlığı ve test odaları gerektirdiğini de belirteyim.

Konu hakkında bir şeyler yazmaya çalıştım umarım yararlı olmuşumdur yanlış yazdığım birşey veya sormak istediğiniz lütfen  çekinmeden yazın..TEŞEKKÜRLER…