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Una sola antena puede utilizarse para aplicaciones GPS y Bluetooth si se diseña adecuadamente una red de adaptación. Una vez determinada la topología deseada de la red de adaptación mediante un simulador de circuitos, es necesario realizar simulaciones de onda completa para determinar los valores finales de LC, ya que existe un acoplamiento parásito entre la antena y la red de adaptación que el simulador de circuitos no tiene en cuenta.
La figura 1 muestra la antena GPS/Bluetooth situada en una esquina de la placa de circuito impreso del dispositivo móvil. Tras determinar la topología de la red de adaptación, se colocan las trazas de cobre en la placa de circuito impreso (Figura 2). La alimentación y el inductor en derivación se conectan a tierra mediante vías a través del sustrato. Aunque se han colocado los dos inductores y el condensador único, no se conocen sus valores definitivos.
Figura 1: Antena GPS/Bluetooth.
Figura 2: Esquema de la red con los componentes colocados.
Una vez definidos todos los ajustes del proyecto (propiedades de los materiales, malla, forma de onda, etc.), se utiliza el optimizador de elementos de circuito de XF para caracterizar el sistema mediante el solver FDTD de onda completa de XF. A continuación, se determinan los valores finales de los componentes utilizando la caracterización del sistema. Dado que se utiliza el solver FDTD, este proceso captura y considera todos los fenómenos electromagnéticos que afectan al rendimiento de la red de adaptación.
Como entradas para la optimización, se proporcionan como objetivos los umbrales para las bandas GPS y Bluetooth. El coeficiente de reflexión debe ser inferior a -4 dB y -10 dB para las bandas GPS y Bluetooth, respectivamente. Además, los valores del inductor pueden oscilar entre 0,1 nH y 100 nH, mientras que el condensador puede variar entre 0,1 pF y 100 pF.
Una vez realizada la optimización, se obtienen los valores finales de los componentes, como se muestra en la figura 3. Como paso de verificación, se realiza otra simulación FDTD aplicando al proyecto los valores de los componentes LC obtenidos en la optimización. Los resultados de S11 se muestran en la figura 4. La optimización encontró valores de componentes que cumplían el umbral para las bandas GPS y Bluetooth.
Figura 3: Valores optimizados de los componentes.
Figura 4: S11 para antena no adaptada y adaptada.
Durante la simulación FDTD final se recogieron los campos eléctricos en estado estacionario a través del plano que contiene la red de adaptación (Figura 5). El acoplamiento entre la antena y las trazas de cobre pone de manifiesto la importancia de tener en cuenta todos los efectos electromagnéticos a la hora de determinar los valores finales de los componentes LC.
