Como funciona uma antena de chip?

Existem muitos guias para o uso de antenas de chip, com e sem baluns, considerações de layout de PCB, etc., mas não consegui encontrar nenhuma informação sobre como as antenas de chip funcionam em um nível fundamental e como são fabricadas.

Alguém pode fornecer informações ou links para mais informações?

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

Tais ressonadores têm propriedades semelhantes às antenas dipolo clássicas. Padrão de radiação de uma antena de chip típica (à direita, fonte ) é praticamente idêntico ao padrão de um dipolo (à esquerda, fonte ):

(ambas as antenas são orientadas verticalmente e as seções do padrão de radiação)

A diferença é que, em vez da estrutura metálica, a onda estacionária na antena do chip é criada dentro de um chip dielétrico com alta permissividade constante. Isso traz duas vantagens principais:

• alta permissividade reduz o tamanho da antena para o mesmo comprimento de onda
• estruturas metálicas se tornam cada vez mais com perdas à medida que a frequência aumenta, os ressonadores dielétricos não sofrem com essas perdas

Devido a essas propriedades, as antenas de chip são frequentemente usadas em aplicativos móveis e de alta frequência, como rádios GPS ou 2,4 GHz.

Para uma leitura mais aprofundada, recomendo esta nota de aplicação da TI que discute muitos designs diferentes de antenas de PCB, incluindo 3 antenas de chip diferentes:

Para discutir a fabricação e a estrutura das antenas de chip, considere primeiro algumas imagens de antenas com padrões óbvios de metalização:

Da Mitsubishi Materials, o AM11DP-ST01 * :

Há toda uma linha dessas antenas com metalização externa visível para operação de aplicação ampla ou estreita. O menor, AM03DG-ST01 , desce para cerca de 3,2 mm de comprimento.

O núcleo dessas antenas é um composto de cerâmica proprietário descrito na sinopse de marketing da linha de produtos da antena como:

As antenas de chip dielétrico montáveis ​​em superfície são o resultado da harmonização de nossa longa experiência em materiais cerâmicos e tecnologias de processo para aplicações de alta frequência, juntamente com as mais avançadas tecnologias de design de RF.

No entanto, essas antenas não precisam ser construídas com bases cerâmicas rígidas. Por exemplo, o Molex 47948-0001 com "LCP-LDS, Vectra E840ILDS , 40% de grau LDS com enchimento mineral" como material estrutural / dielétrico primário:

Aqui, a metalização da antena é adicionada ao polímero preenchido com minerais em um processo conhecido como Estruturação Direta a Laser. Nesse processo (baixa a apresentação em PDF) , as geometrias de alta precisão são definidas marcando o material moldado por injeção com um laser e anexando materiais condutores às áreas marcadas. Esse material condutor permite a galvanização sem cobre de cobre / níquel / ouro para formar a metalização completa da estrutura da antena. Além disso, esta antena foi projetada para não exigir folga no plano de terra, permitindo que seja montada com componentes do lado oposto, blindados por um plano de terra interior na placa de circuito impresso.

No tópico das misteriosas aparas de material que são possivelmente mais facilmente reconhecidas como antenas de aparas de cerâmica , é obviamente improvável que projetos comerciais tenham o design de estruturas metálicas internas publicado. Para ver dentro dessas peças de cerâmica, alguém precisa publicar o design dos delicados filmes metálicos depositados dentro do material antes da sinterização. O lugar para isso: revistas de pesquisa.

Começando com um design de prisma retangular familiar para operação em banda dupla de 900 MHz e 2100 MHz:

Outro projeto desse tipo para operação UMTS (1920-2170MHz) que usa metalização dentro de um transportador de cerâmica:

Há também um design de cerâmica cilíndrica com metalização de superfície para aplicações WiFi de banda dupla de 2,4 GHz e 5 GHz:

Projeto de metalização de superfície final com base na deposição de superfície em um prisma retangular de dielétrico de cerâmica para operação ISM de 2,4 GHz:

Dada a grande variedade de padrões metálicos internos e externos utilizados, é quase certo que as opções disponíveis para antenas miniaturizadas não usem nenhum design dominante. O uso de alta$\epsilon_r$materiais a granel (5-50) permite a criação de antenas de ressonador dielétrico significativamente menores que o comprimento de onda da frequência de interesse no espaço livre (em$f = 300MHz$, $\lambda = 100 cm$; às$f = 5GHz$, $\lambda = 6 cm$)