Перейти к содержанию

Чем антенна-пружинка хуже штыревой?

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Спиральная антенна — та же четвертьволновая, только свёрнутая: провод навит пружиной, чтобы уместить антенну в несколько сантиметров. TI относит все малогабаритные антенны к производным диполя, у которого одна половина свёрнута в землю (AN058, разд. 3.2). Свёртка экономит место, но не бесплатно.

Что показывают замеры

ДиапазонАнтеннаКПДВ децибелах
868 МГцштырь Nearson на разъёме70,5 %−1,5 дБ
915 МГцштырь Nearson на разъёме89,1 %−0,5 дБ
915 МГцспираль (плата 11)68,5 %−1,6 дБ
433 МГцспираль Antenna Factor25,5 %−5,9 дБ
433 МГцспираль Pulse19,6 %−7,1 дБ

Данные — DN031, измерения TI на отладочных платах; штырь — покупной диполь на разъёме, рассчитанный на 868 и 915 МГц. Спираль мерили только на 915 МГц, поэтому честно сравнивать её со штырём можно на этой частоте; на 868 МГц штырь даёт 70,5 % — почти столько же, сколько спираль на своей частоте. Штырь на 433 МГц в этом наборе не мерили, но компактные антенны на 433 МГц теряют заметно больше, чем на 915 МГц.

Сколько это в дальности

Наш расчёт для 915 МГц: штырь выигрывает у спирали 10 lg(89,1 / 68,5) ≈ 1,1 дБ на каждой стороне линии. Если заменить антенну и на передатчике, и на приёмнике, выигрыш — 2,3 дБ, а по формуле потерь в свободном пространстве из статьи «Бюджет радиолинии» это

102,3/20≈1,310^{2{,}3/20} \approx 1{,}3

раза большая дальность. На 433 МГц разница между компактными антеннами ещё больше: спираль Antenna Factor выигрывает у Pulse 1,1 дБ, а у чиповой — 2,4 дБ на каждой стороне.

Вторая беда — узкая полоса

У спирали Pulse на 433 МГц рабочая полоса по уровню КСВ 2 — всего 23 МГц. Наш вывод: корпус, рука и соседние провода сдвигают её резонанс, и антенна, настроенная на столе, в изделии может оказаться рассогласованной. Потери от рассогласования посчитает калькулятор КСВ, а как настраивать антенну в корпусе — в статье «Антенны».

Похожие вопросы

Можно ли растянуть пружинку в прямой провод?

Растянутая пружинка — уже другая антенна с другой длиной и резонансом: длина провода спирали не обязана быть равна четверти волны (наш вывод). Если нужен штырь, проще отрезать провод длиной λ/4 — около 17,3 см на 433 МГц или 8,6 см на 868 МГц — и подогнать его по КСВ или уровню сигнала.

Почему пружинка так чувствительна к руке и корпусу?

Из-за узкой полосы: у спирали Pulse на 433 МГц TI намерил всего 23 МГц по уровню КСВ 2. Рука, пластик или провода рядом сдвигают резонанс, и он легко уходит за пределы такой полосы (наш вывод).

Когда пружинка всё же оправдана?

Когда главное — размер, а дальности с запасом хватает. TI отмечает у спирали на 433 МГц компактность и механическую надёжность по сравнению с проволочной антенной, а КПД предлагает поднимать, отодвигая её от края земли.

Источники

  1. Texas Instruments. DN031 CC-Antenna-DK and Antenna Measurements Summary (SWRA328, 2010) — КПД по полной излучённой мощности, разд. 4.8.3: штырь Nearson (диполь на разъёме) — 70,49 % на 868 МГц и 89,09 % на 915 МГц, спираль (плата 11) — 68,52 % на 915 МГц; 433 МГц — спираль Antenna Factor 25,53 % (−5,93 дБ), спираль Pulse 19,62 % (−7,07 дБ); рис. 22: полоса спирали Pulse на 433 МГц — 23 МГц по уровню КСВ 2; плата 8: КПД можно поднять, если отодвинуть антенну от края земли
  2. Texas Instruments. AN058 Antenna Selection Guide (SWRA161B, 2010) — разд. 3.2: малогабаритные антенны — производные диполя, у которого одна половина свёрнута в землю; табл. 1: λ/4 на 433 МГц — 17,3 см, на 868 МГц — 8,6 см; разд. 5.1.2: КПД — доля подведённой мощности, излучённая во все стороны

Нашли ошибку?

Смотрите также