天线和地平面

我正在查看ANT-433-HETH天线的数据表。在标有“建议的电路板布局”的框中，我看到一个标有“到地面的最小距离”的尺寸为0.5英寸。

我一直以为，您的天线馈电点基本上应该直接位于地面上（或嵌入通孔）……我真的很误会吗？

将天线馈电点与接地层分开（至少）一定数量是否是常见的做法？

到接地平面的最小距离的想法也引出了什么是“合适的”距离的问题，因为如果接地平面足够远，那又有什么意义呢？

天线的设计很多很多，有些设计很不寻常。天线通常使用接地层，但这不是严格的要求。环形天线和偶极子是不需要接地层的两个示例。

天线的基本要求是：

1. 与驱动它的电路非常匹配（并且几乎总是在工作频率下谐振），从而可以将尽可能多的功率投入天线，以及

2. 使电流沿其长度流动，从而使产生的场将该能量辐射到太空中。（接收天线的过程与此相反）。

第（2）项解释了为什么您不能仅将小型储能电路粘贴在板上并期望其有效辐射。

第（1）项通常位于“调谐”主题下，在该主题中，您使天线产生谐振或将其设计为要调谐的任何位置。偶极天线实际上是在中间断开的导线的谐振长度，以允许插入馈电点。“接地平面”天线去除了偶极子的一半，并用其代替了接地平面。辐射元件的电感与它和接地​​层之间的电容共同作用，以形成谐振电路，使天线得到适当的调谐。当以这种方式使用时，接地平面可以称为“地网”。

螺旋形天线将辐射器稍微盘绕起来，以增加电感并缩短长度。如前所述，缩短天线会影响其性能。

到目前为止，我们有一个盘绕的散热器贴在地平面上方。但是他们有一个与电路板平行的表面贴装版本。我无法从数据表中得知两端是否都已连接，但是我不得不猜测一端仍处于开路状态……只是将其焊接以便将其固定到位。如果将这种布置太靠近接地层，则会增加电路的电容并使它失谐。一些能量还将耦合到地面并丢失，或至少破坏预期的辐射方向图。

“我一直认为您基本上应该将天线馈电点直接放在接地平面上（或嵌入通孔中）”

这仅适用于某些天线。

最普遍的是：尝试使天线尽可能远离任何导电材料，尤其是金属表面。

例外：每个天线都有一个特定的场配置（电场和水平场）。只要金属表面严格垂直于电场即可。导电表面的问题在于它们会使电场短路（将其强制为0）。只要电场以严格垂直的方式撞击表面，则该表面相对于电场是等电位的，并且电场构型保持不变。

只要天线具有对称属性，最常见的情况就是例外。例如，完整的偶极子有两个轴，馈电点在中间。在垂直于偶极子的平面中，就在馈电点处，电场恰好垂直于该平面。因此，可以用“接地平面”代替偶极的一个轴，该馈电点恰好是现在的单极到达接地平面的位置。对于其他一些常用天线也是如此。

另一方面，您可以将效果用作天线设计的一部分，以将电场强制为某种配置。例如，这是在某些定向天线中完成的。

近场与远场：天线的场可以分为近场和远场。就预期的天线性能而言，近场中的场干扰通常是灾难性的，远场中的场干扰仅影响干扰方向上的性能。关于近场结束和远场开始的位置是不清楚的：某些天线比其他天线更敏感。根据经验：3-5个lambda以外的所有区域绝对是远场。任何靠近或不干扰天线特性，修改其中心频率，方向性，匹配，...

您所指的混凝土天线为螺旋形。关于螺旋天线的这篇论文使用两种模型来推进螺旋天线：

1. 折叠偶极子（周长<<波长）：表现大致像偶极子
2. 轴向辐射螺旋天线（周长≈波长）

从辐射图来看，至少在垂直于接地平面安装时，所考虑的天线在这两个极端之间。在这种情况下，电场严格垂直于接地平面。馈电点应正确位于接地平面上，并且接地平面应在围绕馈电点的所有方向上最佳延伸几厘米。

如果天线平行于接地平面安装，则会使电子场短路。接地层将深刻改变近场配置，因此您需要将其视为天线配置的一部分。实际上，您正在看的是完全不同的天线，这就是为什么链接论文中的理论不再适用的原因。我敢打赌，天线还将在接地平面中感应出相当水平的HF（通常认为是有问题的）。从辐射图中可以看到，新天线的方向性也很强，接地平面的辐射几乎为零。

我不知道为什么在天线和接地平面之间保持最小距离是有好处的。可能会在接地平面中包含损耗，但也可能是由于匹配，调谐或方向性或所有这些因素共同造成的。

引用论文“提高了金属接地平面上的射频识别标签天线的性能”的第10页：

当金属天线的分离距离远小于波长的四分之一时，天线特性开始受到损害，因为反射波的相移接近180度，而180度的相移会对进入的信号造成完全破坏性干扰直接从天线。

天线形状不一样（对吗？），但希望它仍然有用。

也可能有用：“金属接地平面对RFID标签天线的影响”。

我也不是RF专家，但想发表我的经验作为答案，因为评论框似乎太塞满了。

是的，那真的很奇怪！当我使用天线馈电点工作的所有天线都始终在接地平面上时，到天线的RF迹线达到一定的最大距离和厚度。天线的边缘没有接地层。

许多文档提出了如何调整阻抗以匹配频率的方法，但是根据我的经验，将射频保持在印刷电路板附近，我可以使用不平衡变压器，而无需额外的调谐组件，并且一切正常。

我确实注意到您在谈论433MHz。我的大部分经验是在2.4ghz中。

在亚千兆赫兹频率中，只要您的线圈补偿该频率，馈电点就根本不需要在地平面上。这在这些频率中并不是那么精确。

这从TI文件，这一个了，并也这样一个可以帮助你进一步了解如何处理你的工程。它指的是使用的常见频率以及如何解决射频问题。

我无法提供确切的答案-射频世界非常复杂且敏感。我希望这可以帮助您找到答案。

查看该图，他们向您展示了表面安装布局-焊盘与线圈的长度相等的距离-并且我认为.5英寸“距接地平面的距离”足够容纳0.35英寸的空间直径线圈-我认为这样做的目的是避免将整个天线平放在铜接地层上几毫米的距离之内-他们正在努力避免可能引起的寄生电容效应