¿Es posible diseñar una antena GSM / GPRS que tenga una ganancia de 3dBi? Si no, ¿cuál es la ganancia máxima posible con una antena grabada GSM / GPRS de PCB?
Estoy pensando en una PCB del tamaño de 11 cm de largo y 5 cm de ancho. Se puede usar FR4 de material de grado superior para PCB si es necesario. Solo quiero saber si es posible.
Sí, por supuesto que es posible. Solo ten en cuenta que las antenas no son mágicas. Un patrón perfectamente isótropo (recepción esférica) no puede ser mejor que 0dBi. Cualquier antena con más de ganancia de unidad lo está haciendo al tener una ganancia de menos de unidad en ciertas direcciones mientras que tiene una ganancia de mayor a la unidad en otras. Ya sabes, el patrón de ganancia.
Me gusta pensar que las antenas son algo similar a la copa reflectora de una linterna: en realidad no aumenta la cantidad de luz que emite la bombilla de una linterna, simplemente la concentra en un cono. Las antenas son similares.
Entonces, ¿puedes crear una antena que tenga una ganancia de ~ 3dBi para frecuencias celulares? Definitivamente. Puede crear una antena de PCB que tenga una ganancia superior a 11dBi (haciendo una antena de estilo yagi con trazas de PCB) si lo desea. La PCB sería enorme, y la direccionalidad requeriría que la apuntes directamente a la torre celular, pero funcionaría, claro.
En cuanto a algo práctico, una simple antena tipo dipolo / látigo, pero en una pcb, se hace fácilmente y debería obtener 2dBi fácilmente, aunque a costa de un patrón de radiación toroidal. Sin embargo, este patrón de radiación es adecuado para el uso de redes celulares, siempre que la orientación sea bastante constante. Este es el mismo patrón de radiación que tienen la mayoría de los enrutadores y receptores wifi.
Un dipolo de 1/2 onda (solo un dipolo de google pcb para tener una idea de las geometrías bastante abundantes que se pueden usar en una pcb para implementar un dipolo) debería proporcionarle 2dBi-2.1dBi fácilmente. A 1800MHz, una frecuencia GSM típica, esto requeriría (en la geometría de recepción más eficiente pero también menos eficiente en tamaño) aproximadamente 8.3 cm de longitud de traza de cobre en línea. En otras palabras, su PCB tendría que ser, en su forma más larga, un poco más larga que 8.3 cm.
La forma más fácil de obtener ganancia 3dBi sería simplemente una matriz colineal de 2 elementos. Estos son simplemente dos dipolos de 1/2 onda en el mismo plano. Esto requeriría una pcb de aproximadamente 17 cm de largo, desafortunadamente. Sin embargo, obtendrías el doble de ganancia frente a un solo dipolo, lo que equivale a aproximadamente 3dBi.
Así que sí, no solo es posible, sino bastante trivial, dependiendo de cuán grande estés dispuesto a ir. Estoy seguro de que hay geometrías más eficientes con patrones de radiación igualmente aceptables, cualquiera de los cuales podría implementarse en forma de PCB. Y a 1800MHz, la pérdida dieléctrica del FR4 es lo suficientemente pequeña como para ignorarla en estas escalas.
En teoría, usted podría simplemente escalar cualquiera de las geometrías de antena de pcb 3dBi de 2.4GHz fácilmente disponibles a la longitud de onda de 1800MHz (o lo que sea) y obtener resultados similares.
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