¿Cómo funciona una antena chip?

Antenas de resonador dieléctrico , comúnmente conocidas como chip , funcionan creando una onda estacionaria de campo eléctrico de una frecuencia determinada. Técnicamente, es un resonador de cavidad donde el núcleo de cerámica llena la cavidad entre las superficies conductoras. El modo de oscilación real será definido por la geometría de la antena. En el caso más simple, la geometría será dos placas paralelas separadas por \ $ \ dfrac {\ lambda} {\ sqrt {\ epsilon}} \ $ de dieléctrico (donde \ $ \ epsilon \ $ es la constante dieléctrica), para acomodar una onda estacionaria completa:

Talesresonadorestienenpropiedadessimilaresalasantenasdipoloclásicas.Patrónderadiacióndeunaantenadechiptípica(aladerecha, source ) es prácticamente idéntico al patrón de un dipolo (a la izquierda, fuente ):

(ambasantenasestánorientadasverticalmente,aligualquelasseccionesdelpatrónderadiación)

Ladiferenciaesque,enlugardeunaestructurametálica,laondaestacionariaenlaantenadelchipsecreadentrodeunchipdieléctricoconunaconstantedepermitividadalta.Estotraedosventajasprincipales:

• laaltapermitividadreduceeltamañodelaantenaparalamismalongituddeonda
• lasestructurasmetálicassevuelvenmásymáspérdidasamedidaqueaumentalafrecuencia,losresonadoresdieléctricosnosufrenestaspérdidas

Debidoaestaspropiedades,lasantenasdechipseutilizanamenudoenaplicacionesmóvilesydealtafrecuencia,comoGPSoradiosde2,4GHz.

Paraobtenermásinformación,recomiendoesta nota de aplicación de TI que analiza muchos PCB diferentes Diseños de antenas, incluyendo 3 antenas de chip diferentes:

Para discutir la fabricación y la estructura de las antenas de chip, considere primero algunas imágenes de antenas con patrones obvios de metalización:

De Mitsubishi Materials, el AM11DP-ST01 * :

Hayuna línea completa de estas antenas con metalización externa visible para una operación de aplicación amplia o estrecha. El más pequeño, AM03DG-ST01 , se reduce a aproximadamente 3,2 mm de largo.

Elnúcleodeestasantenasesuncompuestocerámicopatentadoquesedescribeenelanunciopublicitariodemercadeodelaantena línea de productos como:

  

Las antenas de chip dieléctrico para montaje en superficie son el resultado de la armonización de nuestra larga experiencia en materiales cerámicos y amp; Tecnologías de proceso para aplicaciones de alta frecuencia junto con tecnologías de diseño de RF de vanguardia.

Sin embargo, estas antenas no necesitan estar construidas con bases cerámicas rígidas. Por ejemplo, el Molex 47948-0001 con "LCP-LDS, Vectra E840ILDS , 40% de grado LDS lleno de minerales "como principal Material estructural / dieléctrico:

Aquí,lametalizacióndelaantenaseagregaalpolímerorellenodemineralenunprocesoconocidocomoLaserDirectStructuring.Eneste proceso (descargas en PDF) , precisión fina Las geometrías se definen marcando el material moldeado por inyección con un láser y luego uniendo materiales conductores a las áreas marcadas. Este material conductor permite el recubrimiento electrolítico de cobre / níquel / oro para formar la metalización completa de la estructura de la antena. Además, esta antena está diseñada para no requerir espacio libre en el plano de tierra, lo que permite su montaje con componentes en el lado opuesto protegidos por un plano de tierra interior en la PCB.

Sobre el tema de los misteriosos chips de material que posiblemente se reconozcan más fácilmente como ceramic antenas de chip, es obviamente improbable que los diseños comerciales tengan el diseño de Estructuras metálicas publicadas. Para ver dentro de estas piezas de cerámica, alguien debe publicar el diseño de las delicadas películas metálicas depositadas dentro del material antes de sinterizar. El lugar para eso: revistas de investigación.

Comenzando con un prisma rectangular familiar diseño para operación de banda dual de 900MHz y 2100MHz:

Otro diseño de este tipo para operación UMTS (1920-2170MHz) que utiliza metalización dentro de un soporte cerámico:

Tambiénhayun diseño cilíndrico de cerámica con metalización de superficie para aplicaciones WiFi de banda dual de 2.4GHz y 5GHz:

Unametalizacióndesuperficiefinal diseño basado en la deposición superficial en un prisma rectangular de dieléctrico de cerámica para operación ISM de 2.4GHz :

Dadalagranvariedaddediseñosmetálicosparainterioresyexterioresutilizados,escasiseguroquelasopcionesdisponiblesparaantenasminiaturizadasnoutilicenningúndiseñodominante.Elusodematerialesdegranvolumen\$\epsilon_r\$(5-50)permitelacreaciónde antenas de resonador dieléctrico que son significativamente menor que la longitud de onda de la frecuencia de interés en el espacio libre (a \ $ f = 300MHz \ $, \ $ \ lambda = 100 cm \ $; a \ $ f = 5GHz \ $, \ $ \ lambda = 6 cm \ $).