PCB anten, kablosuz iletişim için radyo frekansı sinyallerini iletmek ve almak amacıyla kullanılır. Anten, PCB’nin en uç kenarına ve dışarıya doğru bakacak şekilde yerleştirilmelidir. Böylece kasa veya diğer bileşenler tarafından gölgelenmez. Anteni, diğer elektronik bileşenlerden, özellikle yüksek hızlı dijital devrelerden ve metal parçalardan uzak tutun. Bu, parazitlenmeyi (EMI) önler. Mümkünse, anteni doğrudan RF modülünün çıkışına bağlayarak konektör ve kablo kullanmaktan kaçının. Bu, empedans uyumsuzluğundan kaynaklanan kayıpları azaltır. İlk prototip tasarımında anteninizin uzunluğunu, empedansını ve SWR’sini ölçmek için bir Vektör Ağ Analizörü (VNA) kullanmanız önemlidir. Gerekirse antenin uzunluğunu veya besleme hattı genişliğini değiştirerek en iyi performansı elde edebilirsiniz.
Örneğin 50Ω empedansa sahip 433 MHz PCB anteni tasarlarken dikkat etmeniz gerekenler ve hesaplama adımları şu şekildedir:
Temel Kavramlar ve Dikkat Edilmesi Gerekenler
İz Genişliği ve İz Yönlendirmesi: Anteni besleyen sinyal hattı (microstrip line), 50Ω empedansı koruyacak şekilde tasarlanmalıdır. Bu, PCB’nin kalınlığına, dielektrik malzemesine ve bakır izinin genişliğine bağlıdır. Sinyal hattı, mümkün olduğunca kısa, düz ve 90 derecelik açılardan kaçınılarak tasarlanmalıdır.
Empedans Uyumu: RF (Radyo Frekansı) devrelerinin en kritik noktası empedans uyumudur. Antenin empedansı, RF modülünüzün çıkış empedansıyla ve bu ikisi arasındaki sinyal yolunun empedansıyla eşleşmelidir. Endüstri standardı olarak bu değer 50Ω olarak kabul edilir. Eğer empedans uyumu sağlanmazsa, sinyalin bir kısmı antene yayılamaz ve kaynakta geri yansır. Bu da “Ayakta Durma Dalga Oranı” (SWR – Standing Wave Ratio) denilen değeri yükselterek performansı ciddi şekilde düşürür ve modülünüze zarar verebilir.
Dalga Boyu ve Fiziksel Boyutlar: Bir antenin temel boyutu, dalga boyuyla ilişkilidir. Hava ortamında dalga boyu (λ) şu formülle hesaplanır:
c=λ⋅f
Burada;
- c ışık hızıdır (≈3×108 m/s).
- f frekanstır (433 MHz).
Toprak Düzlemi (Ground Plane): PCB antenlerinde, antenin sağlıklı çalışması için geniş ve sürekli bir toprak düzlemi hayati önem taşır. Toprak düzlemi, antenin referans noktasıdır ve sinyal kalitesini doğrudan etkiler. Antenin altında veya yakınında topraklama düzlemi olmamasına dikkat edin. Ayrıca, bu düzlemin üzerinde kesik veya boşluk olmamalıdır.
PCB Anten (nordicsemi)