Можно ли разработать антенну GSM/GPRS с коэффициентом усиления 3 дБи? если нет, то каково максимально возможное усиление с вытравленной антенной GSM/GPRS на печатной плате?
Я имею в виду печатную плату размером 11 см в длину и 5 см в ширину. При необходимости можно использовать FR4 из материала более высокого качества для печатных плат. Я только хочу знать, возможно ли это.
Да, конечно, это возможно. Просто имейте в виду, что антенны — это не волшебство. Совершенно изотропный (сферический шаблон приема) не может быть лучше, чем 0 дБи. Любая антенна с коэффициентом усиления больше единицы делает это, имея коэффициент усиления меньше единицы в одних направлениях и коэффициент усиления больше единицы в других. Вы знаете, схема усиления.
Мне нравится думать об антеннах как о чем-то похожем на отражатель в фонарике — на самом деле они не увеличивают количество света, излучаемого лампой фонарика, а просто концентрируют его в конусе. Антенны аналогичны.
Итак, можете ли вы создать антенну с коэффициентом усиления ~3 дБи для сотовых частот? Вероятнее всего. Вы можете создать антенну на печатной плате с усилением более 11 дБи (изготовив антенну в стиле yagi с использованием дорожек печатной платы), если хотите. Печатная плата была бы огромной, а направленность потребовала бы, чтобы она была направлена прямо на вышку сотовой связи, но, конечно, это сработает.
Что касается чего-то практичного, простая антенна в виде диполя / штыревой антенны, но на печатной плате, легко делается и должна легко дать вам 2 дБи, хотя и за счет тороидальной диаграммы направленности. Однако эта диаграмма направленности хорошо подходит для использования в сотовой сети, если ориентация достаточно постоянна. Это та же диаграмма направленности, что и у большинства маршрутизаторов и приемников Wi-Fi.
1/2-волновой диполь (просто погуглите диполь печатной платы, чтобы получить представление о довольно обильных геометриях, которые можно использовать на печатной плате для реализации диполя) должен легко дать вам усиление 2dBi-2.1dBi. При частоте 1800 МГц, типичной частоте GSM, для этого потребуется (при наиболее эффективной геометрии приема, но также и при наименее эффективном размере) около 8,3 см длины встроенной медной дорожки. Другими словами, максимальная длина вашей печатной платы должна быть чуть больше 8,3 см.
Самый простой способ получить усиление 3 дБи — это просто двухэлементный коллинеарный массив. Это просто два полуволновых диполя в одной плоскости. К сожалению, для этого потребуется печатная плата длиной примерно 17 см. Однако вы получите двойное усиление по сравнению с одним диполем, что соответствует примерно 3 дБи.
Так что да, это не только возможно, но и довольно тривиально в зависимости от того, насколько вы готовы пойти. Я уверен, что есть более эффективная геометрия с аналогичными приемлемыми диаграммами направленности, любая из которых может быть реализована в виде печатной платы. А на частоте 1800 МГц диэлектрические потери у FR4 настолько малы, что на этих масштабах их можно просто не учитывать.
Теоретически, вы можете просто масштабировать любую из легкодоступных печатных антенн 2,4 ГГц 3 дБи до длины волны 1800 МГц (или любой другой) и получить аналогичные результаты.
Дэйв