Mikrojuostelinė antena: konstrukcija, veikimas, tipai, maitinimo metodai ir taikymas

Antena arba antena radijo inžinerijoje yra specializuota keitiklis , suprojektuoti iš laidininkų, kurie elektra prijungti prie siųstuvo arba imtuvo, masyvo. Pagrindinė antenos funkcija yra vienodai perduoti ir priimti radijo bangas visomis horizontaliomis kryptimis. Antenos yra įvairių tipų ir formų. Mažas antenas galima rasti ant namų stogo, kad būtų galima žiūrėti televizorių, o didelės antenos fiksuoja signalus iš skirtingų palydovų, esančių už milijonų mylių. Antenos juda vertikaliai ir horizontaliai, kad užfiksuotų ir perduodamas signalas. Yra įvairių tipų antenos galimi, pvz., diafragma, viela, objektyvas, reflektorius, mikrojuostelė, žurnalo periodiškumas, masyvas ir daugelis kitų. Šiame straipsnyje aptariama apžvalga mikrojuostelinė antena .

Mikrojuostos antenos apibrėžimas

Antena, suformuota tiesiog išgraviruojant laidžios medžiagos gabalėlį virš dielektrinio paviršiaus, vadinama mikrojuosteline arba pataisine antena. Ant šios mikrojuostos antenos įžeminimo plokštumos sumontuota dielektrinė medžiaga, kur ši plokštuma laiko visą konstrukciją. Be to, šios antenos sužadinimas gali būti aprūpintas tiekimo linijomis, kurios yra prijungtos prie pleistro. Paprastai šios antenos laikomos žemo profilio antenomis, kurios naudojamos mikrobangų dažnio programose, kurių dažnis didesnis nei 100 MHz.

Antenos mikrojuostele / pleistrai galima pasirinkti stačiakampį, kvadratinį, elipsinį ir apskritą, kad būtų lengviau analizuoti ir gaminti. Kai kuriose mikrojuostelėse antenose nenaudojamas dielektrinis substratas, bet jos pagamintos su metaliniu pleistru, kuris sumontuotas ant įžeminimo plokštumos su dielektriniais tarpikliais; todėl gautas darinys yra ne toks stiprus, bet jo pralaidumas yra platesnis.

Mikrojuostos antenos konstrukcija

Mikrojuostos antenos projektavimas gali būti atliktas naudojant itin ploną metalinę juostelę, išdėstant ją įžeminimo plokštumoje tarp dielektrinės medžiagos. Čia dielektrinė medžiaga yra substratas, naudojamas atskirti juostą nuo įžeminimo plokštumos. Kai ši antena sužadinama, dielektrikoje sukurtos bangos atsispindi, o energija, skleidžiama iš metalinių pleistrų kraštų, yra labai maža. Šios antenos formos identifikuojamos pagal metalinę lopinio formą, išdėstytą ant dielektrinės medžiagos.

Paprastai juostelė / pleistras ir tiekimo linijos yra išgraviruotos ant pagrindo paviršiaus. Yra įvairių mikrojuostelių antenų formų, tokių kaip kvadratas, dipolis, stačiakampis, apskritas, elipsinis ir dipolis. Žinome, kad pleistrai gali būti formuojami įvairių formų, tačiau dėl nesudėtingo pagaminimo paprastai naudojami apskriti, kvadratiniai ir stačiakampiai lopai.

Mikrojuostos antenos taip pat gali būti suformuotos su įvairių pleistrų grupe virš dielektrinio pagrindo. Mikrojuostos antenai sužadinti naudojama viena arba kelios tiekimo linijos. Taigi mikrojuostelių elementų matricų buvimas užtikrina geresnį kryptingumą, didesnį stiprinimą ir didesnį perdavimo diapazoną su mažais trukdžiais.

Mikrojuostos antenos veikimas

Mikrojuostelinė antena veikia kaip; kai srovė visoje tiekimo linijoje patenka į mikrojuostos antenos juostą, tada sukuriamos elektromagnetinės bangos. Taigi šios pleistro bangos pradės sklisti iš pločio pusės. Tačiau kai juostos storis yra labai mažas, substrate susidarančios bangos atsispindės per juostos kraštą. Pastovi juostos struktūra išilgai ilgio neleidžia spinduliuoti.

Maža mikrojuostos antenos spinduliavimo galimybė leidžia aprėpti tik bangų perdavimą nedideliais atstumais, pavyzdžiui, parduotuvėse, patalpose ar vietiniuose biuruose. Taigi šis neefektyvus bangų perdavimas nėra priimtinas centralizuotoje vietovėje labai didelėje teritorijoje. Paprastai pusrutulio formos aprėptį suteikia pataisinė antena 30⁰ – 180⁰ kampu atstumu nuo laikiklio.

Mikrojuostos antenos specifikacijos

Mikrojuostelinės antenos specifikacijose yra šios.

• Jo rezonansinis dažnis yra 1,176 GHz.
• Mikrojuostos antenos dažnių diapazonas yra nuo 2,26 GHz iki 2,38 GHz.
• Pagrindo dielektrinė konstanta yra 5,9.
• Dielektrinio pagrindo aukštis yra 635 um.
• Šėrimo būdas yra mikrojuostelinis linijos padavimas.
• Nuostolių liestinė yra 0,00 12.
• Dirigentas sidabrinis.
• Laidininko storis 25um.
• Jo dažnių juostos plotis yra ± 10 GHz.
• Jo stiprinimas viršija 5 dB.
• Jo ašinis santykis yra mažesnis nei 4 dB.
• Jo grąžinimo nuostoliai yra geresni nei 15 dB.

Mikrojuostelių antenų tipai

Yra įvairių tipų mikrojuostelių antenų, kurios aptariamos toliau.

Mikrojuostelinė pataisymo antena

Šio tipo antenos yra žemo profilio antenos, kuriose metalinis pleistras yra išdėstytas žemės lygyje per dielektrinę medžiagą, kurią sudaro juostelinė (arba) pataisinė antena. Šios antenos yra labai mažo dydžio antenos, turinčios mažą spinduliuotę. Šioje antenoje yra spinduliuojantis pleistras vienoje dielektrinio pagrindo pusėje, o kitoje pusėje – įžeminimo plokštuma.

Paprastai pleistras yra pagamintas iš laidžios medžiagos, tokios kaip auksas arba varis. Tokio tipo antenos gali būti suformuotos naudojant mikrojuostelių metodą, tiesiog gaminant ant PCB. Šios antenos naudojamos mikrobangų dažnio programose, kurių dažnis didesnis nei 100 MHz.

Dipolio mikrojuostos antena

Mikrojuostelė dipolio antena yra plonas mikrojuostos laidininkas ir dedamas ant tikrosios pagrindo dalies, o vienas paviršius, vadinamas įžeminimo plokšte, yra visiškai padengtas metalu. Šios antenos naudojamos skaitmeniniuose ryšio įrenginiuose, tokiuose kaip kompiuteriai ir WLAN mazgai. Šio tipo antenos plotis yra mažas, todėl ją galima naudoti WLAN sistemos pradiniame taške.

Spausdinta lizdo antena

Spausdinta plyšio antena atlieka pagrindinį vaidmenį didinant antenos pralaidumą spinduliavimo modeliais abiem kryptimis. Šios antenos jautrumas yra mažas, palyginti su įprastomis antenomis. Šios antenos reikalingos visoje tiekimo linijoje, kuri yra išdėstyta atvirkščiai nei substratas, ir vertikaliai virš pataisos esančios plyšio ašies.

Mikrojuostelinė keliaujanti bangų antena

Mikrojuostos keliaujančios bangos antenos daugiausia suprojektuotos su ilga Microstrip linija, kurios plotis yra pakankamas, kad palaikytų TE ryšį. Šio tipo mikroschemų antenos suprojektuotos taip, kad pagrindinis spindulys būtų bet kuriame maršrute nuo plačiajuosčio iki galo.

Mikrojuostos antenos maitinimo būdai

Mikrojuostelinė antena turi du maitinimo būdus; kontaktinis pašaras ir nekontaktinis pašaras, kurie aptariami toliau.

Susisiekimas su kanalu

Kontaktinio maitinimo galia tiekiama tiesiogiai spinduliuojančiam elementui. Taigi tai galima padaryti naudojant koaksialinę liniją / mikrojuostelę. Šis maitinimo būdas vėl skirstomas į du tipus; Mikrojuostos tiekimas ir koaksialinis padavimas, kurie aptariami toliau.

Mikrojuostos tiekimas

Mikrojuostos padavimas yra laidžioji juosta, kurios plotis yra labai mažas nei spinduliuojančio elemento plotis. Tiekimo linija užtikrina paprastą ėsdinimą virš pagrindo, nes juostelė yra plonesnių matmenų. Šio tipo pašarų išdėstymo pranašumas yra: kad pašaras gali būti išgraviruotas ant panašaus substrato, kad būtų sukurta plokštuma. Tiekimo linija link konstrukcijos yra arba viduryje, ir poslinkyje, arba intarpe. Pagrindinis įdėklo pjūvio tikslas yra suderinti tiekimo linijos varžą su pleistru, nereikalaujant jokio papildomo suderinimo elemento.

Koaksialinis tiekimas

Šis padavimo būdas yra dažniausiai naudojamas tipas ir yra neplokštuminis padavimo būdas, kai pleistrai tiekti naudojamas z bendraašis kabelis. Šis maitinimo būdas suteikiamas mikrojuostos antenai taip, kad vidinis laidininkas būtų tiesiogiai prijungtas prie pleistro, o išorinis laidininkas yra prijungtas prie įžeminimo plokštumos.

Varža pasikeis dėl koaksialinio tiekimo išdėstymo skirtumo. Kai tiekimo linija yra prijungta bet kurioje pleistro vietoje, tai padeda suderinti varžą. Tačiau tiekimo linija, jungianti visą įžeminimo plokštumą, yra šiek tiek sudėtinga, nes tam reikės išgręžti skylę substrate. Šis šėrimo būdas yra labai paprastas ir turi mažiau klaidingos spinduliuotės. Tačiau pagrindinis jo trūkumas yra tai, kad jis yra prijungtas prie įžeminimo plokštės jungties.

Nekontaktinis kanalas

Galia spinduliuojančiam elementui suteikiama iš tiekimo linijos su elektromagnetine jungtimi. Šie tiekimo būdai yra trijų tipų; sujungta diafragma, prijungta prie artumo ir atšakos linijos padavimas.

Diafragmos prijungtas tiekimas

Diafragmos padavimo technika apima du dielektrinius substratus, tokius kaip antenos dielektrinis substratas, ir tiekimo dielektrinį substratą, kurie yra padalinti tiesiog per įžeminimo plokštumą ir kurių viduryje yra tarpas. Metalinis pleistras yra virš antenos pagrindo, o įžeminimo plokštuma yra kitoje antenos dielektriko pusėje. Kad būtų užtikrinta izoliacija, tiekimo linija ir tiekimo dielektrikas yra kitoje įžeminimo plokštės pusėje.

Ši šėrimo technika užtikrina išskirtinį poliarizacijos grynumą, kurio neįmanoma pasiekti naudojant kitus maitinimo būdus. Aperture poros tiekimas užtikrina didelį pralaidumą ir yra labai naudingas tais atvejais, kai nenorime naudoti laidų iš vieno sluoksnio į kitą. Pagrindinis šios šėrimo technikos trūkumas yra tai, kad reikia daugiasluoksnės gamybos.

Proximity Coupled Feed

Su artumu susietas padavimas taip pat vadinamas netiesioginiu padavimu, kai nėra įžeminimo plokštės. Palyginti su su apertūra sujungta tiekimo antena, ją labai paprasta gaminti. Antenos laidžiojoje pusėje yra lizdas, o sujungimas yra su mikrojuostos linija.

Šis maitinimo būdas užtikrina mažą klaidingą spinduliuotę ir didelį pralaidumą. Šio metodo tiekimo linija yra tarp dviejų dielektrinių substratų. Tiekimo linijos kraštas yra išdėstytas tam tikru tašku, kur mikrojuostos antenos įvesties varža yra 50 omų. Ši tiekimo technika padidino pralaidumo efektyvumą, palyginti su kitų tipų metodais. Pagrindinis šios technikos trūkumas yra: kad galimas daugiasluoksnis gaminimas ir jis užtikrina prastą poliarizacijos grynumą.

Atšakos linijos tiekimas

Atšakos linijos padavimo technikoje laidžioji juostelė yra tiesiogiai prijungta prie mikrojuostos krašto. Palyginti su pleistru, laidžios juostos plotis yra mažesnis. Pagrindinis šio maitinimo metodo pranašumas yra; kad pašaras išgraviruotas ant panašaus pagrindo, kad būtų gauta plokštuma.

Į pleistrą galima integruoti įdėtą pjūvį, kad būtų galima puikiai suderinti varžą, nereikalaujant jokio papildomo suderinimo elemento. Tai galima pasiekti tinkamai kontroliuojant įdėklo padėtį, kitu atveju galime išpjauti plyšį ir išgraviruoti jį nuo pleistro tinkamo dydžio. Be to, ši šėrimo technika naudojama ir vadinama atšakos linijos padavimo technika.

Mikrojuostos antenos spinduliuotės modelis

Grafinis antenos spinduliavimo savybių vaizdas yra žinomas kaip spinduliuotės modelis, kuris paaiškina, kaip antena skleidžia energiją į erdvę. Galios kitimas kaip atvykimo kampo funkcija yra stebimas tolimajame antenos lauke.

Mikrojuostos antenos spinduliuotės modelis yra platus, turi mažesnę spinduliuotės galią ir siaurą dažnį BW. Žemiau parodytas mikrojuostos antenos spinduliavimo modelis, kurio kryptingumas yra mažesnis. Naudojant šias antenas, galima suformuoti masyvą, turintį puikų kryptingumą.

Charakteristikos

The mikrojuostos antenos charakteristikos įtraukti toliau nurodytus dalykus.

• Mikrojuostelės antenos pleistras turėtų būti itin plonas, laidžias plotas.
• Palyginti su pleistru, įžeminimo plokštuma turėtų būti gana didelių matmenų.
• Fotografavimas ant pagrindo atliekamas spinduliuojančiam elementui ir tiekimo linijoms sukurti.
• Storas dielektrinis substratas pagal dielektrinę konstantą nuo 2,2 iki 12 užtikrina puikų antenos veikimą.
• Mikrojuostelių elementų matricos mikrojuostos antenos konstrukcijoje užtikrina puikų kryptingumą.
• Mikrojuostos antenos siūlo didelį pluošto plotį.
• Ši antena užtikrina itin aukštos kokybės faktorius, nes aukštas Q koeficientas lemia mažą efektyvumą ir nedidelį pralaidumą. Tačiau tai galima kompensuoti tiesiog padidinus pagrindo plotį. Tačiau pločio padidėjimas virš tam tikros ribos sukels nereikalingą galios praradimą.

Privalumai ir trūkumai

The mikrojuostos antenos pranašumai įtraukti toliau nurodytus dalykus.

• Mikrojuostos antenos yra labai mažos.
• Šios antenos svoris yra mažesnis.
• Šios antenos gamybos procedūra yra paprasta.
• Jį labai lengva montuoti dėl mažo dydžio ir tūrio.
• Jis siūlo paprastą integravimą su kitais įrenginiais.
• Ši antena gali atlikti dvigubo ir trigubo dažnio operacijas.
• Šiuos antenų matricas galima lengvai sukonstruoti.
• Ši antena užtikrina didelį tvirtumą virš stiprių paviršių.
• Tai paprasta gaminti, pritaikyti ir modifikuoti..
• Šios antenos konstrukcija yra paprasta ir nebrangi.
• Šioje antenoje galima pasiekti linijinę ir apskritą poliarizaciją.
• Jis tinka masyvo antenoms.
• Jis suderinamas su monolitinėmis mikrobangų IC.
• Pralaidumą galima išplėsti tiesiog pagerinus dielektrinės medžiagos plotį.

The mikrojuostelių antenų trūkumai įtraukti toliau nurodytus dalykus.

• Ši antena suteikia mažesnį stiprinimą.
• Šio tipo antenos efektyvumas yra mažas dėl laidininkų ir dielektrinių nuostolių.
• Ši antena turi didelį kryžminės poliarizacijos spinduliuotės diapazoną.
• Šios antenos galios valdymo pajėgumas yra mažas.
• Jis turi mažesnį impedanso pralaidumą.
• Šios antenos struktūra spinduliuoja iš tiekimo ir kitų jungties taškų.
• Ši antena rodo itin jautrų veikimą ekologiniams veiksniams.
• Šios antenos yra labiau linkusios į suklastotą tiekimo spinduliuotę.
• Ši antena turi daugiau laidininkų ir dielektrinių nuostolių.

Programos

The naudoja arba mikrojuostelių antenų pritaikymas įtraukti toliau nurodytus dalykus.

• Mikrojuostelinės antenos pritaikomos įvairiose srityse; raketose, palydovai , kosminiai laivai, orlaiviai, belaidžio ryšio sistemos, mobilieji telefonai, nuotolinis stebėjimas ir radarai.
• Šios antenos naudojamos belaidžiam ryšiui. parodyti suderinamumą su nešiojamaisiais įrenginiais, tokiais kaip mobilieji telefonai ir pranešimų gavikliai.
• Jie naudojami raketose kaip ryšio antenos.
• Šios antenos yra mažo dydžio, todėl naudojamos mikrobangų ir palydovinio ryšio programoms.
• GPS yra vienas iš pagrindinių mikrojuostelinių antenų pranašumų, nes leidžia lengvai sekti transporto priemones ir jūrų pėstininkus.
• Jie naudojami faziniame masyve radarai apdoroti pralaidumo toleranciją, lygią tam tikram procentui.

Kaip pagerinti mikrojuostos antenos pralaidumą?

Mikrojuostelinės antenos pralaidumą galima padidinti naudojant įvairius metodus, pvz., padidinant pagrindo storį naudojant mažą dielektrinę konstantą, išpjaunant plyšius, išpjaunant zondą per įpjovas ir skirtingomis antenos formomis.

Kodėl mikrojuostos antenos spinduliuoja?

Mikrojuostelinės antenos spinduliuoja daugiausia dėl kraštinių laukų tarp pleistro krašto ir įžeminimo plokštumos.

Kaip padidinti mikrojuostos antenos stiprinimą?

Mikrojuostelės antenos stiprinimą galima padidinti naudojant parazitinį pleistrą ir oro tarpą tarp maitinimo bloko ir įžeminimo plokštumos.

Taigi, tai yra mikrojuostos antenos apžvalga , darbas ir jo programos. Ši antena yra gana modernus išradimas, leidžiantis patogiai integruoti anteną ir kitas ryšio sistemos valdymo grandines į bendrą PCB (arba) puslaidininkinį lustą. Jie plačiai naudojami daugelyje dabartinių mikrobangų sistemų gigahercų diapazone. Pagrindiniai šios antenos privalumai: lengvas, nebrangus, konformiškos formos ir suderinamumas su monolitinėmis ir hibridinėmis mikrobangų IC. Štai jums klausimas, kas yra a dipolio antena ?