У меня уже была одна статья об IFA антенне для кастомного Zigbee устройства и я планировал использовать именно ее референс-дизайн в одном из своих проектов, но когда дело дошло до трассировки, стало понятно, что эта антенна попросту не влезет со всеми остальными компонентами на мою плату и я начал поиск более малогабаритной антенны от TI.
Сразу же мой взгляд пал на USB донглы на базе CC2531, где как раз использовалась антенна, похожая на ту, что мне нужна.
К слову, данная разновидность IFA антенн на 2.4 ГГц используется во многих WiFi модулях на ESP8266. От TI же я нашел Appnote AN043 Small Size 2.4 GHz PCB antenna и решил рассмотреть его более подробно.
Данная антенна, как нетрудно догадаться, рекомендуется для применений, где для антенны совсем уж мало места, как например, на тех же самых USB донглах. Требуемые габариты не более 15.2 x 5.7 мм. Сама антенна представляет собой микрополосковую линию в виде меандра. Обещанный КСВ на 2.45 ГГц равен 2 при условии, что подключение к источнику сигнала 50-омное, а это значит, что уровень отраженного сигнала не превышает -10 дБ и, таким образом, более 90% мощности передатчика в рабочей полосе частот поступает в антенну и излучается в окружающее пространство.
Небольшое изменение размеров антенны может сильно повлиять на производительность, поэтому строго рекомендуется следовать референс-дизайну. Самый несложный вариант это импортировать IFA_USB.dxf файл антенны из референс-дизайна CC2511 или CC2531. В Kicad стандартной библиотеке компонентов уже имеется готовый вариант этой антенны, поэтому, если пользуетесь Kicad, можете сразу использовать антенну в своем проекте. Если же ваша CAD программа не позволяет импортировать .dxf файлы, то вот вам габариты антенны.
В апноуте также даются графики сравнения производительности антенны.
На этом графике, к примеру, видно, что пластиковый корпус уводит рабочую полосу частот вниз, чтобы компенсировать этот эффект антенну следует сделать немного короче.
Размер земляного полигона влияет на антенну также очень сильно. Подключение USB донгла к компьютеру увеличивает размер плоскости заземления и график это влияния можно увидеть ниже. Без подключения к компьютеру рабочая полоса частот антенны была примерно 250 МГц. После же подключения она уменьшилась на 100 МГц, однако даже этой полосы вполне достаточно для покрытия диапазона 2.4 ГГц.
Кому любопытно может в апноуте посмотреть графики диаграмм направленности, измеренные в безэховой камере.
В таблице ниже представлены характеристики антенны, здесь LOS (Line Of Sight) дальность связи в прямой видимости измерена при скорости передачи данных в 250 кбит/с и коэффициентом ошибок PER 1%.
Как видно из таблицы коэффициент усиления антенны достаточно высок, однако при подключении платы с антенной к компьютеру он уменьшается приблизительно на 2 дБ.
Надеюсь вам была полезна данная заметка, подписывайтесь на меня в телеграм.
