Перейти к содержанию

Что делать, если NanoVNA показывает резонанс антенны ниже нужной частоты?

Обновлено Редакция GAW

Антенна резонирует там, где её электрическая длина равна четверти (у монополя) или половине (у диполя) длины волны. Если NanoVNA показывает минимум КСВ ниже нужной частоты, антенна электрически длиннее, чем надо. Это нормально: расчётная длина — для антенны в пустом пространстве, а пластик корпуса, плата, земля и провода рядом её «удлиняют».

На сколько укоротить

Резонансная частота обратно пропорциональна длине, поэтому новая длина:

lнов=l⋅fизмfнужнl_\text{нов} = l \cdot \frac{f_\text{изм}}{f_\text{нужн}}

Пример: монополь на 433 МГц по таблице AN058 — 17,3 см. Если в корпусе минимум КСВ оказался на 410 МГц:

lнов=17,3 см⋅410433≈16,4 смl_\text{нов} = 17{,}3\ \text{см} \cdot \frac{410}{433} \approx 16{,}4\ \text{см}

(наш расчёт). Укорачивайте по чуть-чуть и мерьте после каждого шага: отрезать легко, удлинить трудно. Связь частоты и длины волны считает калькулятор частоты и длины волны.

Порядок измерения

ШагЧто делатьПочему
1откалибровать NanoVNA на конце кабеля в нужном диапазонекалибровка годится только для своего диапазона и кабеля
2отключить антенну от радиочасти, подпаять кабель к точке питаниямерить нужно саму антенну
3отвести кабель от антенныкабель тоже излучает и меняет результат
4собрать изделие в корпус, положить как в работекорпус сдвигает резонанс вниз
5найти минимум КСВ и укоротить антеннуAN058: короче — если резонанс ниже

Критерий хорошей настройки по AN058 — обратные потери S11 лучше −10 дБ в рабочей полосе: тогда в антенну уходит больше 90 % мощности. Как устроена калибровка, объясняет статья о калибровке VNA, как работает четвертьволновая антенна — статья о монополе.

Подробно об измерениях NanoVNA и анализатором спектра — в статье «ВЧ-измерения», о выборе и размещении антенн — в статье «Антенны».

Похожие вопросы

Почему в руке или в корпусе резонанс уходит ещё ниже?

Пластик, рука и детали рядом с антенной увеличивают её электрическую длину. TI в AN043 показывает, что пластиковый корпус сдвигает резонанс печатной антенны вниз, поэтому длину подбирают уже в корпусе и в рабочем положении.

Что делать, если резонанс выше нужного?

Удлинять антенну по тому же правилу — длина обратно пропорциональна частоте. У печатной антенны удлинить дорожку трудно, поэтому её изначально делают с запасом длины или подстраивают элементами согласования.

Резонанс на месте, а КСВ плохой — почему?

Значит, на резонансной частоте импеданс антенны далёк от 50 Ом. Длиной это не исправить: нужна цепь согласования из катушки и конденсатора, которую подбирают по диаграмме Смита на NanoVNA.

Источники

  1. Texas Instruments. AN058 Antenna Selection Guide (SWRA161B, 2010) — табл. 1: λ/4 для 433 МГц — 17,3 см, 868 МГц — 8,6 см, 2,4 ГГц — 3,1 см; разд. 6.2.1: полужёсткий кабель к точке питания, антенна отключена от радиочасти; разд. 6.2.2: калибровка OPEN, SHORT, LOAD на конце кабеля; разд. 6.2.3: измерять в конечном корпусе и положении; разд. 6.2.4: S11 < −10 дБ как критерий полосы, корпус сдвигает резонанс вниз; разд. 6.2.5: укорачивать антенну, если резонанс ниже, удлинять, если выше; элементы согласования по диаграмме Смита
  2. Texas Instruments. AN043 Small Size 2.4 GHz PCB antenna (SWRA117D, 2008) — пластиковый корпус сдвигает резонанс вниз — антенну укорачивают; толщина платы влияет на длину; отражение −10 дБ — больше 90 % мощности уходит в антенну
  3. nanovna.com. Calibration NanoVNA; Start measurement — порядок калибровки CAL RESET, OPEN, SHORT, LOAD, ISOLN, THRU, DONE, SAVE; калибровать при каждой смене диапазона; формат SWR и LOGMAG для CH0 (S11)

Нашли ошибку?

Смотрите также