La Antena invertido-F (IFA)

Fundamentos IFA

La antena invertida-F se muestra en la Figura 1. Si bien esta antena que parece ser un cable de la antena, después de un análisis de cómo esta antena irradia, es más exacto clasificarlo como una antena de apertura.

Figura 1. Geometría de la antena invertida-F (IFA).

La alimentación se realiza desde el plano del suelo a la parte superior del brazo de la IFA. La parte superior del brazo de la IFA tiene una longitud que es aproximadamente un cuarto de longitud de onda. A la izquierda de la alimentación (como se muestra en la Figura 1), la parte superior del brazo se pone en cortocircuito al plano de tierra. La alimentación está más cerca de la clavija de cortocircuito en el extremo abierto de la parte superior del brazo. La polarización de esta antena es vertical, y el patrón de radiación es más o menos en forma de anillo, con el eje de la rosquilla en la dirección vertical. El plano de tierra debe ser al menos tan ancha como la longitud de la IFA (L), y el suelo plano debe ser por lo menos lambda / 4 de altura. Si la altura del plano de tierra es más pequeño, el ancho de banda y la eficiencia disminuirá. La altura de la IFA (H), debería ser una pequeña fracción de una longitud de onda. Las propiedades de la radiación y la impedancia no es una función fuerte de este parámetro (H).

Debido a que la estructura algo se asemeja a un F invertida, esta antena lleva el nombre de "F invertida Antena".

Análisis

¿Por qué esta estructura emitir? Vamos a volver atrás y ver el ranura antena , que se muestra en la Figura 2.

Figura 2. La geometría de la antena de ranura.

La antena debe ser una ranura de media longitud de onda larga de la radiación adecuada (en general, el perímetro de la antena de la ranura debe ser aproximadamente una longitud de onda larga). La forma en que esta la antena se alimenta (o excitado por la fuente de tensión), la tensión en los extremos de la ranura (A través de la apertura) debe ser cero, porque de los puestos de cortocircuito a ambos lados. Si la tensión es cero en los bordes de la ranura, entonces el voltaje será en un máximo un cuarto de longitud de onda de distancia (en el centro de la ranura).

Ahora, ¿dónde está la corriente en un máximo? Desde esta antena también puede ser visto como un Línea de transmisión , la fuente, básicamente, "ve" un corto circuito la línea de transmisión en cualquier dirección. Nosotros Sabemos por la teoría de la línea de transmisión que, cuando una línea de transmisión es de corto circuito, el voltaje y la corriente es de 90 grados fuera de fase. Como resultado, la corriente será cero en el centro de la antena de la ranura, y será máxima en los bordes. La tensión y la distribución actual se muestran en la Figura 3 (nota se asume que el voltaje máximo que se voltios P, y el pico de corriente es A Amperios).

Figura 3. De tensión y de distribución actual a lo largo de una antena de media longitud de onda de ranura.

La antena irradia ranura porque la tensión está en fase en toda la apertura, de modo que la E-campo es vertical y las líneas de todas partes a lo largo de la ranura. Esto también da lugar a la polarización vertical.

¿Cómo se relaciona esto con el IFA? Aquí está el punto clave: Si la corriente en el centro de la ranura es cero (como se muestra en la Figura 3), a continuación, la ranura de la antena puede ser considerado como que tiene un circuito abierto en el centro de la ranura. Por lo tanto, si romper la ranura por la mitad, y deshacerse de la parte derecha, nos quedamos con el IFA antena como se muestra en la Figura 1.

Tenga en cuenta que la IFA puede soportar el modo exacto el mismo de la radiación. Es decir, desde la IFA tiene un circuito abierto en el lado derecho de la alimentación (Figura 1), la corriente será cero en ese punto y la tensión será máxima - exactamente como en la ranura de la antena caso. Por lo tanto, el IFA se puede ver como "la mitad de una antena de ranura". Y, en efecto, se trata de un modelo válido para la antena. Por lo tanto, el IFA se clasifica como una antena de apertura, incluso aunque la apertura no es "cerrado".

Modelo Circuito de IFA (y de la ranura) Antenas

Para la radiación efectiva, es necesario que la antena se irradia una estructura bien (el corrientes o campos eléctricos se suman en fase), y tenemos que ser capaces de obtener la energía abajo de la línea de transmisión y en la antena. Esto significa que necesitamos la impedancia de la antena a ser aproximadamente 50 ohmios (normalmente). Para lograr esto, es deseable tener el componente reactiva de la impedancia (parte imaginaria) igual a cero. Para el IFA o de la antena de ranura, tenga en cuenta que el pienso ve una línea de transmisión en corto una pequeña fracción de una longitud de onda de la antena. Una línea de tx cortocircuito que es una pequeña fracción de una longitud de onda crea un componente reactiva inductiva. Del mismo modo, el circuito abierto en el IFA crea una capacitancia a la derecha de la alimentación. La ubicación de alimentación es elegido para "equilibrar" la capacidad (a la derecha de la alimentación) y la inductancia (a la izquierda de la alimentación como se muestra en la Figura 1). La inductancia y la capacitancia cancelar , dejando sólo la resistencia a la radiación. Un modelo del circuito equivalente de la IFA se muestra en la Figura 4.

Figura 4. Circuito Modelo de Antena IFA.

Tenga en cuenta que para la antena de la ranura de la figura 2, el corto circuito a la derecha de la alimentación sigue creando una capacidad, porque la longitud de la ranura a la derecha de la alimentación es más grande que un cuarto de longitud de onda.

Ejemplos de AMI en el mundo real

AMI se utilizan comúnmente en los teléfonos móviles debido a su pequeño tamaño (un cuarto de longitud de onda). Un ejemplo varios de los AMI en un teléfono móvil puede ser visto claramente en el Palm Pre. Estas antenas son visibles una vez que la tapa se quita, que se muestra en la Figura 5:

Figura 5. Palm Pre antenas visibles mediante la eliminación de la cubierta posterior.

La franja amarilla en el lado izquierdo de la antena de palma es la antena GPS, que es un AMI. Desde la frecuencia del GPS es 1,575 GHz, una longitud de onda cuarta es de unos 1,87 pulgadas (4,75 cm). Esto es más o menos la longitud de la IFA en el producto real (que se acorta por el ajuste adecuado).

Dos otras antenas son visibles en la figura 5. En la parte superior derecha, se encuentra la antena de la diversidad de células, que. En la parte inferior del dispositivo es una doble banda de IFA. Esta antena es la transmisión / recepción antena celular, que deberá ejecutarse a los 900 MHz y 1800 MHz bandas. Para ello, los ingenieros de la antena realizó una IFA para la banda alta (1800 MHz), que es el brazo más corto se muestra en la Figura 5. Utilizando el mismo piensos y pone en cortocircuito pin, que se separaron otro brazo para la banda baja (el brazo más largo, que se envuelve alrededor de sí mismo un poco). Debido a que los diseñadores habían limitado el espacio (que es un gran desafío en desarrollo móvil antena del teléfono), que envolvió la IFA alrededor de sí mismo en los bordes. Al hacer esto, se capaz de obtener la longitud necesaria para un IFA de 900 MHz. Sin embargo, envolviendo la antena alrededor de sí mismo, el ancho de banda y eficiencia de la radiación  disminuir. En resumen, la antena IFA es útil debido a su pequeño tamaño y fácil construcción. En los próximos sección, veremos antenas de guía de onda ranurada.