Extendiendo un plano de tierra de RF fuera de una pequeña PCB

Estoy haciendo una PCB de RF con una antena de montaje en superficie. Es una antena de un cuarto de onda, por lo que el plano de tierra también debe tener un cuarto de longitud de onda para un buen rendimiento de RF.

Por ejemplo, una antena de 915 MHz necesita un plano de tierra de 3,3 pulgadas (8,4 cm) de largo. Imaginemos que mi PCB tiene 1 pulgada de ancho. Como PCB de 4 capas, costaría $10 * 3.3in^2 = $33 en OSH Park. Cada vez que arruino un diseño, se desperdician $33 más.

Leí un artículo de Antenova sobre diminutos planos terrestres . Me di cuenta de este método para tratar con pequeños aviones de tierra:

Su plano de tierra no tiene que ser su PCB anfitrión. Se puede agregar una extensión de cobre . Sin embargo, se debe tener cuidado de no enrollar esta pieza de cobre alrededor y debajo del suelo existente. Un ejemplo de esto es una aplicación de reloj. En este caso, la extensión de tierra se puede ejecutar en la correa del reloj.

Extensión de cobre? ¡Tengo acceso gratuito a máquinas CNC que pueden fresar placas de cobre FR-1! Puedo extender mi plano de tierra más allá de mi pequeña PCB... ¿verdad?

Opción 1: mi primera idea fue colocar una hoja de cobre (FR-1) debajo de la placa de circuito impreso de RF y usar orificios pasantes para soldar la placa de circuito impreso a la placa de cobre. Aquí hay una vista lateral y una vista superior de esa acumulación:

Esa hoja de cobre FR-1 debería extender el tamaño de mi plano de tierra RF. Entonces recordé esta parte del artículo:

Sin embargo, se debe tener cuidado de no enrollar esta pieza de cobre alrededor y debajo del suelo existente.

UH oh. ¡Ahora tengo un plano de tierra pequeño (capa 2 de PCB) con un plano de tierra grande (lámina de cobre FR-1) debajo! Habrá alrededor de 60 mils (1,5 mm) entre el suelo pequeño y el suelo grande, con solo el borde de los orificios pasantes que los conectan. Así que tuve otra idea.

Opción 2: puedo conectar la lámina de cobre al borde de mi PCB con una fila de orificios pasantes. Esto evitará la superposición de cualquiera de los planos de tierra.

Esto soluciona mi último problema, pero esa conexión de borde es más débil y podría romperse fácilmente.

La gran pregunta: ¿expandir un plano de tierra de PCB con otro plano de cobre tiende a ayudar o perjudicar el rendimiento de RF? Si es así, ¿puedo salirme con la opción 1? Es mi favorito.

Solo me preocupa que las conexiones de orificio pasante entre los dos planos se vean como un gran aumento de impedancia para las señales de RF. Si los orificios pasantes son una mala elección, siempre puedo ser creativo con almohadillas de tierra debajo de la PCB, pero eso complicará el enrutamiento de la capa inferior.

No puedo encontrar otros ejemplos de esta práctica en Internet. Si me pides que lo sintonice con adaptación de impedancia, no hay mucho que pueda hacer con un pequeño plano de tierra. Además, obtener acceso a un VNA sería un proceso largo y tedioso.

No puedo usar antenas dipolo flexibles porque tengo limitaciones de tamaño y rigidez.

Este es un problema que estoy tratando de resolver con creatividad. No puedo seguir tirando dinero a mis problemas.