Lunghezza antenna λ/4 (quarto d'onda)
Calcola lunghezza antenna quarto onda λ/4 e dipolo λ/2 per frequenza target. Preset FM, 433MHz, 868MHz, 2.4GHz WiFi, GPS, LoRa.
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Formula e metodo
Esempio: antenna per ESP32 LoRa 433 MHzf=433.92 MHz, k=0.95: λ/4 = (299792458×0.95)/(433.92MHz×4) = 16.4 cm. Si usa un filo di rame da 16.4 cm come stilo + 4 radiali a 45° verso il basso come piano di massa.Per 2.4 GHz WiFi su PCB: λ/4 = 3.1 cm (filo) oppure 2.4 cm (k=0.78 su FR4 a ε_r≈4.4).
Antenne a quarto d'onda
L'antenna a quarto d'onda (λ/4) è la più semplice antenna risonante: uno stilo verticale lungo un quarto della lunghezza d'onda, alimentato alla base su un piano di massa. È omnidirezionale sul piano orizzontale, con guadagno di circa 2-3 dBi. Usata per VHF/UHF, WiFi, Bluetooth, radiomobili, IoT.
Calcolo della lunghezza
La lunghezza d'onda è: λ = c / f, dove c = 299.792.458 m/s (velocità della luce) e f la frequenza in Hz. La lunghezza dell'antenna è λ/4. Per 433 MHz (ISM): λ = 0,693 m, antenna = 173 mm. Per 2,4 GHz (WiFi): λ = 0,125 m, antenna = 31 mm. Il fattore di velocità del materiale può ridurre la lunghezza del 5-10%.
Piano di massa
L'antenna λ/4 richiede un piano di massa (conduttore) di dimensioni paragonabili a λ/4 per funzionare correttamente. Su circuiti stampati, si realizza come area di rame. Per antenne portatili, si usano radiali (fili o lamine che simulano il piano di massa) o antenne λ/2 che non richiedono ground plane.
Adattamento di impedenza
L'impedenza dell'antenna λ/4 su piano di massa infinito è circa 36Ω. Con piano finito o radiali, 50Ω sono raggiungibili, compatibili con le linee standard. Disadattamenti causano riflessioni (SWR > 1) che riducono l'efficienza. Il calcolatore fornisce la lunghezza per la frequenza e suggerisce geometrie per buon adattamento.
Domande frequenti
Un'antenna λ/4 risuona alla frequenza desiderata con impedenza ~37Ω (con piano di massa). È la forma più semplice ed efficiente. La lunghezza è: L(m) = 75 / f(MHz). Per 433 MHz: L = 17,3 cm.
L'antenna non risuona alla frequenza giusta: meno efficienza, più onde riflesse (SWR alto). Fino al ±5% è tollerabile. Oltre, serve un accordatore o tagliare/allungare l'elemento.
Per il monopolo λ/4, sì. Il piano di massa 'specchia' l'antenna creando un dipolo virtuale. Può essere una piastra metallica, radiali (almeno 4), o la massa del circuito. Senza: efficienza ridotta.
Con un analizzatore di antenna o SWR-metro. SWR 1:1 = perfetto (mai raggiungibile). SWR 1,5:1 = eccellente. SWR 2:1 = accettabile. SWR >3:1 = problemi seri, rischio danni al trasmettitore.
Filo λ/4: massima efficienza, ingombrante. PCB (trace o meander): compatta, efficienza ridotta (-3dB tipico). Ceramica (chip antenna): minima, efficienza bassa (-6 a -10dB). Scegli in base allo spazio.