Antena folded dipolo para IEEE 802.15.4 (CC2538)

No final do ano passado projetei uma placa usando o microcontrolador CC2538 da Texas. Para manter os custos baixos, usei uma antena folded dipolo, seguindo o application note AN032, da própria Texas. É uma antena interessante pois evita passivos e o balun,  presentes quando a antena não é diferencial, como uma antena omni. Veja uma imagem da placa, com a antena, a seguir. O projeto foi todo feito no KiCad.

Tem alguns sites que mostram como projetar uma antena dessas, evidenciando as fórmulas usadas, cálculo da  impedância, etc (visite o Hardhack ou o K7Men). Os parâmetros podem ser vistos a seguir, em uma figura do Hardhack:

dipole

Algumas coisas curiosas:

  • O comprimento dela (L) tem relação com metade do comprimento de onda da frequência desejada. Para 2445MHz (canal 19 do IEEE 802.15.4), o valor será de 58,3 mm, aproximadamente.
  • Se as trilhas (ou fios) superiores e inferiores forem iguais, a separação entre eles deixa de ser importante (mas devem ser próximas, para caracterizar uma linha de transmissão entre os fios). Veja na equação abaixo que o resultado vai ser sempre 4 nessa situação. Essa valor é conhecido como Ratio, sendo que ele ajuda a calcular a impedância da antena, ao multiplicar por 4 a impedância de um dipolo com metade do comprimento de onda (~72 Ohm), gerando 288 Ohm. Esse documento mostra as fórmulas.

calc

Usando esses sites e aplicando as fórmulas, projetei a minha antena no Kicad, que pode ser visto a seguir. As cotas são apenas pra dar ideia da dimensão, pois a colocação delas não é muito precisa (disponibilizo o footprint, ao final).

antena3

Ela não é exatamente igual à da Texas, sendo mais larga. Eu vou fresar essa antena em circuito flexível, depois raspar as trilhas da antiga e colar/soldar a nova no lugar para avaliar. Mas, antes de fazer isso, fiz um modelo com fios, seguindo a mesma geometria. Olha aí como ficou:

antena2

Segundo nossos testes, essa antena ficou até levemente melhor do que a do application note, um resultado interessante para quem não tinha experiência com projeto de RF.

Caso queiram, deixo aqui os arquivos (footprints do Kicad), tanto para a antena da Texas quando para a que eu desenvolvi. No meu caso, usei PCB com fibra de vidro (FR-4), de 1,6mm de espessura e deposição de cobre de 1 onça. Basta criar um componente qualquer com dois terminais e associar os footprints fornecidos. Qualquer dúvida, podem me mandar um email ou comentar aí embaixo.

Autor: Marcelo Barros

Dispositivos embarcados, Linux, eletrônica, programação.

3 comentários em “Antena folded dipolo para IEEE 802.15.4 (CC2538)”

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