Одна на всех

Как-то так получилось, что в нескольких последних проектах я использовал в качестве излучающего элемента различные модификации IFA (Inverted А Antenna) ^[1]. Эта рабочая лошадка активно эксплуатируется в огромном количестве современных беспроводных устройств. Видовому разнообразию IFA мне и хотелось бы посвятить этот пост.

Попробуйте в поисковике ввести волшебное словосочетание Inverted F Antenna (IFA) ^[2] и вы увидите невероятное разнообразие вариантов исполнения этой антенны – от проводных гигантов до планарно-керамических лилипутов. С чем связана такая популярность?

С развитием мобильных средств связи, портативных компьютеров, навигационных терминалов, носимой электроники и т.д. появилась необходимость в компактной и функциональной антенне, которая могла бы располагаться на печатной плате, занимая (лишь один слой)/(минимум места), а так же быть малочувствительной к тому, что расположено в других слоях и на обратной стороне платы. Одним из таких решений и стала IFA. Популярность такого решения объясняется тем, что IFA обладает относительно широкой полосой рабочих частот (до 10% от центральной частоты), относительно высокой эффективностью (отношением излучаемой мощности к подводимой), достигающей 65%, поддержкой многодиапазонности, малыми габаритами, способностью работать с вертикальной и горизонтальной поляризацией… Перечень достоинств достаточно внушительный. Так же нужно добавить, что популярность IFA связана еще и с тем, что она была достаточно подробно изучена и описана (в плане зависимости ее характеристик от геометрии). Если вам интересны технические подробности, отправляю к статье В.И. Слюсара «Антенны PIFA для мобильных средств связи: многообразие конструкций» ^[3]

Однако для многих разработчиков интерес представляет именно антенна, выполненная на печатной плате в едином технологическом цикле с топологией разработанного устройства. И вот тут хотелось бы привести несколько примеров.
Когда на печатной плате (ПП) много места, можно сделать “классическую” PIFA (Printed IFA). Как, например, на изображениях ниже

Внешний вид печатной платы с антенной

Диаграмма направленности

Правда, чаще всего приходится изыскивать пути по уменьшению места, занимаемого антенной. Один из таких способов – “ZigZag” PIFA – изложен в известном для многих (я так думаю) документе ^[4]. Проиллюстрирую…

Топология платы с ZigZag” PIFA

Диаграмма направленности для такой структуры

И на последок хотелось бы показать вариант двухдиапазонной PIFA (например, для сетей Wi-Fi), немного “свернутой” для уменьшения занимаемого места.

Расчетная топология и макетная плата PIFA для диапазонов 2,4 ГГц и 5,2 ГГц

Диаграмма направленности для частоты 2,45 ГГц

Диаграмма направленности для частоты 5,25 ГГц

И это только малая часть из всего видового разнообразия IFA…

P.S. Был приятно удивлен, когда удалось найти несколько интересных статей на русском языке по заявленной мной тематике на сайте В.И. Слюсара ^[5], а так же смог кое-что почерпнуть из книги И.В. Гончаренко «Антенны КВ и УКВ часть 6: антенны УКВ» ^[6].

Автор: Steve_R

Источник ^[7]