¿Cómo funciona una antena con chip?

Hay muchas guías para usar antenas de chip, con y sin baluns, consideraciones de diseño de PCB, etc., pero no he podido encontrar ninguna información sobre cómo funcionan las antenas de chip en un nivel fundamental y cómo se fabrican.

¿Alguien puede proporcionar alguna idea o enlaces a más información?

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

Tales resonadores tienen propiedades similares a las antenas dipolo clásicas. El patrón de radiación de una antena de chip típica (a la derecha, fuente ) es prácticamente idéntico al patrón de un dipolo (a la izquierda, fuente ):

(ambas antenas están orientadas verticalmente, al igual que las secciones del diagrama de radiación)

La diferencia es que, en lugar de la estructura metálica, la onda estacionaria en la antena del chip se crea dentro de un chip dieléctrico con alta permitividad constante. Esto trae dos ventajas principales:

• la alta permitividad reduce el tamaño de la antena para la misma longitud de onda
• las estructuras metálicas se vuelven cada vez más con pérdidas a medida que aumenta la frecuencia, los resonadores dieléctricos no sufren estas pérdidas

Debido a estas propiedades, las antenas de chip a menudo se usan en aplicaciones móviles y de alta frecuencia, como GPS o radios de 2,4 GHz.

Para leer más, recomendaría esta nota de aplicación de TI que analiza muchos diseños diferentes de antenas de PCB, incluidas 3 antenas de chip diferentes:

Para analizar la fabricación y la estructura de las antenas de chip, considere primero algunas imágenes de antenas con patrones obvios de metalización:

De Mitsubishi Materials, el AM11DP-ST01 * :

Hay una línea completa de estas antenas con metalización externa visible para una operación de aplicación amplia o estrecha. El más pequeño, AM03DG-ST01 , se reduce a unos 3,2 mm de largo.

El núcleo de estas antenas es un compuesto cerámico patentado que se describe en la propaganda comercial de la línea de productos de antena como:

Las antenas de chip dieléctrico de montaje en superficie son el resultado de armonizar nuestra larga experiencia en materiales cerámicos y tecnologías de proceso para aplicaciones de alta frecuencia junto con tecnologías de diseño de RF de vanguardia.

Sin embargo, estas antenas no necesitan ser construidas con bases cerámicas rígidas. Por ejemplo, el Molex 47948-0001 con "LCP-LDS, Vectra E840ILDS , 40% de grado de LDS lleno de mineral" como material estructural / dieléctrico primario:

Aquí, la metalización de la antena se agrega al polímero lleno de mineral en un proceso conocido como Laser Direct Structuring. En este proceso (descarga la presentación en PDF) , las geometrías de precisión fina se definen marcando el material moldeado por inyección con un láser y luego uniendo materiales conductores a las áreas marcadas. Este material conductor permite el enchapado sin cobre de cobre / níquel / oro para formar la metalización completa de la estructura de la antena. Además, esta antena está diseñada para no requerir espacio libre en el plano de tierra, lo que le permite montarse con componentes en el lado opuesto protegidos por un plano de tierra interior en la PCB.

Sobre el tema de los misteriosos chips de material que posiblemente se reconocen más fácilmente como antenas de chips de cerámica , obviamente es poco probable que los diseños comerciales tengan publicado el diseño de estructuras metálicas internas. Para ver dentro de estas piezas de cerámica, alguien necesita publicar el diseño de las delicadas películas de metal depositadas dentro del material antes de la sinterización. El lugar para eso: revistas de investigación.

Comenzando con un diseño de prisma rectangular familiar para la operación de doble banda de 900MHz y 2100MHz:

Otro diseño de este tipo para la operación UMTS (1920-2170MHz) que utiliza metalización dentro de un soporte de cerámica:

También hay un diseño cerámico cilíndrico con metalización de superficie para aplicaciones WiFi de banda dual de 2.4GHz y 5GHz:

Un diseño final de metalización de superficie basado en la deposición de superficie en un prisma rectangular de dieléctrico de cerámica para operación ISM de 2.4GHz:

$\epsilon_r$$f = 300MHz$$\lambda = 100 cm$$f = 5GHz$$\lambda = 6 cm$