Wie funktioniert eine Chipantenne?

Es gibt viele Anleitungen zur Verwendung von Chip-Antennen mit und ohne Baluns, Überlegungen zum PCB-Layout usw., aber ich konnte keine Informationen darüber finden, wie Chip-Antennen auf einer grundlegenden Ebene funktionieren und wie sie hergestellt werden.

Kann jemand Einblicke oder Links zu weiteren Informationen geben?

$\dfrac{\lambda} {\sqrt{\epsilon}}$$\epsilon$

Solche Resonatoren haben ähnliche Eigenschaften wie klassische Dipolantennen. Das Strahlungsmuster einer typischen Chipantenne (rechts Quelle ) ist praktisch identisch mit dem Muster eines Dipols (links Quelle ):

(Beide Antennen sind vertikal ausgerichtet, ebenso wie Strahlungsmusterabschnitte.)

Der Unterschied besteht darin, dass anstelle der Metallstruktur die stehende Welle in der Chipantenne in einem dielektrischen Chip mit hoher Permittivitätskonstante erzeugt wird. Dies bringt zwei Hauptvorteile:

• Eine hohe Permittivität verringert die Größe der Antenne bei gleicher Wellenlänge
• Metallstrukturen werden mit steigender Frequenz immer verlustbehafteter, dielektrische Resonatoren leiden nicht unter diesen Verlusten

Aufgrund dieser Eigenschaften werden Chip-Antennen häufig in mobilen und hochfrequenten Anwendungen wie GPS- oder 2,4-GHz-Funkgeräten eingesetzt.

Zum weiteren Lesen empfehle ich diese TI-Anwendungsnotiz, in der viele verschiedene PCB-Antennendesigns erläutert werden, darunter 3 verschiedene Chip-Antennen:

Um die Herstellung und Struktur von Chipantennen zu diskutieren, betrachten Sie zunächst einige Bilder von Antennen mit offensichtlichen Metallisierungsmustern:

Von Mitsubishi Materials, dem AM11DP-ST01 * :

Es gibt eine ganze Reihe dieser Antennen mit sichtbarer äußerer Metallisierung für breite oder enge Anwendungsbereiche. Der kleinste AM03DG-ST01 ist bis zu 3,2 mm lang.

Der Kern dieser Antennen ist eine proprietäre Keramikmischung, die im Marketing-Text der Antennen- Produktlinie wie folgt beschrieben wird :

Oberflächenmontierbare dielektrische Chipantennen sind das Ergebnis der Harmonisierung unserer langjährigen Erfahrung mit keramischen Materialien und Prozesstechnologien für Hochfrequenzanwendungen zusammen mit modernsten HF-Designtechnologien.

Diese Antennen müssen jedoch nicht aus starren Keramiksockeln bestehen. Zum Beispiel das Molex 47948-0001 mit "LCP-LDS, Vectra E840ILDS , 40% mineralgefüllte LDS-Qualität" als primäres strukturelles / dielektrisches Material:

Hier wird die Metallisierung für die Antenne in einem als Laserdirektstrukturierung bekannten Verfahren dem mineralgefüllten Polymer hinzugefügt. In diesem Prozess (PDF-Präsentation herunterladen) werden feinpräzise Geometrien definiert, indem das Spritzgussmaterial mit einem Laser markiert und anschließend leitfähige Materialien an den markierten Stellen angebracht werden. Dieses leitfähige Material ermöglicht das stromlose Plattieren von Kupfer / Nickel / Gold, um die vollständige Metallisierung für die Antennenstruktur zu bilden. Darüber hinaus ist diese Antenne so konstruiert, dass kein Abstand zur Masseebene erforderlich ist, sodass sie mit Bauteilen auf der gegenüberliegenden Seite montiert werden kann, die durch eine innere Masseebene in der Leiterplatte abgeschirmt sind.

Zum Thema der mysteriösen Materialchips, die möglicherweise leichter als Keramik- Chip-Antennen zu erkennen sind , ist es offensichtlich unwahrscheinlich, dass bei kommerziellen Designs das Design von internen Metallstrukturen veröffentlicht wird. Um in diese Keramikstücke hineinzusehen, muss jemand das Design der empfindlichen Metallfilme, die im Material abgelagert sind, vor dem Sintern veröffentlichen. Der Ort dafür: Forschungszeitschriften.

Beginnend mit einem bekannten rechteckigen Prismen Design für Dual-Band 900MHz und 2100MHz Betrieb:

Ein weiteres solches Design für UMTS-Betrieb (1920-2170 MHz), bei dem Metallisierung in einem Keramikträger verwendet wird:

Es gibt auch ein zylindrisches Keramik Design mit Oberflächen Metallisierungsebene für Dualband 2,4 GHz und 5 GHz WLAN - Anwendungen:

Ein endgültiges Oberfläche Metallisierungsebene Design auf der Oberfläche der Abscheidung auf einem rechteckiges Prisma aus keramischem Dielektrikum für 2,4 - GHz - ISM - Betrieb basiert:

$\epsilon_r$$f = 300MHz$$\lambda = 100 cm$$f = 5GHz$$\lambda = 6 cm$