Estudo de antenas planares para aplicações em 2,4GHz

Atualmente, um dos principais desafios na construção de dispositivos eletrônicos sem fio é desenvolver aparelhos com pequenas dimensões. Este requisito leva a necessidade de incorporar antenas que possam ser integradas no espaço disponível. No caso particular, de interesse aqui, a necessidade de reduzir significativamente as dimensões da antena utilizada no produto MOOVI, da NOXT tecnologia, motivou o estudo de antenas que operam na freqüência de 2,4GHz, padrão para transmissão em curtas distâncias. O produto MOOVI é constituído de um transmissor de áudio portátil e um receptor que amplifica o sinal de rádio e transmite para os alto-falantes, a antena será incorporada no transmissor portátil. O objetivo do trabalho é encontrar uma antena planar que se adapte perfeitamente aos requisitos de projeto em relação às dimensões e desempenho Para tal, em uma primeira etapa, os parâmetros e as propriedades a serem avaliados em uma antena serão discutidos. É utilizado um software, HFSS da Ansoft, para simular o comportamento eletromagnético das antenas e uma introdução a esta ferramenta ・apresentada. Para que o trabalho traga de fato um aprimoramento da antena empregada, ・realizada uma apresentação da antena em uso atualmente no produto, um monopolo tipo L invertido, descrevendo suas características e os resultados experimentais obtidos em laboratório. Após a caracterização da antena atual, os objetivos desejados para o desempenho da próxima antena serão claramente descritos. Em seguida, discutimos as características e principais áreas de aplicação de antenas tipo monopolo, em L invertida, em F invertida e chip SMD. Quanto às simulações propriamente ditas, inicialmente, uma antena impressa tipo F invertida disponibilizada pela Microchip no datasheet do modulo transceptor MRF24J40 é simulada no software e seus resultados são comparados com os dados fornecidos no datasheet para a validação do software. O software ・utilizado para a obtenção de parâmetros não fornecidos junto à geometria da antena nos documentos disponíveis. Em seguida, uma geometria de antena F invertida disponibilizada pela Chipcon em sua nota de aplicação AN043 é simulada e analisada. Finalmente, as características das antenas chip SMD dos fabricantes Antenna Factor e Yageo são apresentados. Os resultados das quatro antenas planares são então comparados com os resultados da antena utilizada atualmente no produto MOOVI. Após a comparação dos resultados, a antena que melhor atendeu aos requisitos do projeto foi a antena disponibilizada pela Chipcon. A grande vantagem desta antena é conseguir um bom desempenho, ocupando pequenas dimensões, sem acrescentar custo adicional no produto

Palavras-chave em Inglês

Printed antenna
SMD chip antenna
2,4GHz antenna

Resumo em Inglês

Nowadays, one of the main challenges on electronics wireless devices fabrication is to develop components with small dimensions. This requirement leads to the need of integrating the antennas on the available space. In the particular case of interest here, the need to significantly reduce the dimensions of the antenna used on MOOVI product of NOXT Tecnologia, has motivated the study on antennas working at the 2.4GHz frequency, custom for short ranges transmissions. MOOVI product is composed by a portable audio transmitter and a receiver that amplifies the audio signal and transmit it to the speakers, the antenna will be integrated in the transmitter. This work goal is to find a planar antenna wich perfectly matches the design requirement concerning dimensions and performance. With this goal in mind, as a first step, antennas parameters and properties of interest presented. The Ansoft HFSS software is used to simulate the antennas eletromagnetic performance and a brief introduction to this simulation tool is given. Next, we present the antenna currently used, a L inverted monopole, describing its features and its experimental results obtained in laboratory. After the antenna characterization, the desired performance goals for the next-generation will be clearly described. In sequence, features and main application areas for monopole, inverted in L, inverted F, and SMD chip geometries are discussed. Regarding the simulation themselves, first, a printed inverted F antenna type available by Microchip in the MRF24J40 transceptor module datasheet is simulated . The obtained results then compared to the data provided in the datasheet, as a software validation. The software also is used to obtain parameters not furnished by the manufacturer. Next, an inverted F antenna geometry available at the AN043 Chipcon application note is simulated and analyzed. Finally, the main features from SMD chip antennas from Antenna Factor and Yageo manufacturers are presented. The results from these four planar antennas are then compared with the performance of the antenna currently used in the MOOVI product. The antenna which best meets the design requeriments was the antenna produced by Chipcon. The main advantage of this antenna is to provide a good performance, assuring small dimensions, without increasing product price

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Data de Publicação

2010-05-18

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