Antena lub antena w radiotechnice jest specjalizacją transduktor , zaprojektowany przez układ przewodów połączonych elektrycznie z nadajnikiem lub odbiornikiem. Główną funkcją anteny jest równomierne nadawanie i odbieranie fal radiowych we wszystkich kierunkach poziomych. Anteny są dostępne w różnych typach i kształtach. Małe anteny można znaleźć na dachach domów, aby oglądać telewizję, a duże anteny przechwytują sygnały z różnych satelitów oddalonych o miliony mil. Anteny poruszają się pionowo i poziomo, aby przechwycić i przesłać sygnał. Tam są różne typy anten dostępne, takie jak apertura, drut, soczewka, reflektor, mikropasek, log okresowy, tablica i wiele innych. W tym artykule omówiono przegląd antena mikropaskowa .
Definicja anteny mikropaskowej
Antena ukształtowana poprzez proste wytrawienie kawałka materiału przewodzącego nad powierzchnią dielektryczną nazywana jest anteną mikropaskową lub anteną krosową. Na płaszczyźnie masy tej anteny mikropaskowej zamontowany jest materiał dielektryczny, gdzie płaszczyzna ta podtrzymuje całą konstrukcję. Ponadto wzbudzenie tej anteny można zapewnić za pomocą linii zasilających podłączonych do łatki. Ogólnie rzecz biorąc, anteny te są uważane za anteny niskoprofilowe, które są używane w zastosowaniach wykorzystujących częstotliwości mikrofalowe o częstotliwości powyżej 100 MHz.
Mikropasek/łatka anteny może być prostokątna, kwadratowa, eliptyczna i okrągła, co ułatwia analizę i produkcję. Niektóre anteny mikropaskowe nie wykorzystują podłoża dielektrycznego, ale są wykonane z metalowej łatki zamontowanej na płaszczyźnie uziemienia za pomocą dielektrycznych przekładek; zatem powstała formacja jest słabsza, ale jej szerokość pasma jest szersza.
Budowa anteny mikropaskowej
Antenę mikropaskową można wykonać za pomocą niezwykle cienkiego metalowego paska, umieszczając go na płaszczyźnie uziemienia pomiędzy materiałem dielektrycznym. W tym przypadku materiałem dielektrycznym jest podłoże służące do oddzielenia paska od płaszczyzny uziemienia. Po wzbudzeniu tej anteny fale generowane w dielektryku ulegają odbiciom, a energia emitowana z metalowych krawędzi łaty jest bardzo niska. Te kształty anten można rozpoznać po kształcie metalicznej łatki umieszczonej na materiale dielektrycznym.
Ogólnie rzecz biorąc, pasek/łatka i linie zasilające są fototrawione na powierzchni podłoża. Istnieją różne kształty anten mikropaskowych, takie jak kwadratowa, dipolowa, prostokątna, okrągła, eliptyczna i dipolowa. Wiemy, że łaty można formować w różnych kształtach, ale ze względu na łatwość produkcji zwykle stosuje się łaty w kształcie okrągłym, kwadratowym i prostokątnym.
Anteny mikropaskowe można również tworzyć z grupy różnych plam nad podłożem dielektrycznym. Do wzbudzenia anteny mikropaskowej wykorzystuje się pojedyncze lub liczne linie zasilające. Zatem obecność układów elementów mikropaskowych zapewnia lepszą kierunkowość, duże wzmocnienie i zwiększony zasięg transmisji przy niskich zakłóceniach.
Działanie anteny mikropaskowej
Antena mikropaskowa działa jako; ilekroć prąd płynący linią zasilającą dociera do paska anteny mikropaskowej, wytwarzane są fale elektromagnetyczne. Zatem te fale z łaty zaczną promieniować od strony szerokości. Jednakże, gdy grubość paska jest bardzo mała, fale wytwarzane w podłożu będą odbijane przez krawędź paska. Stała struktura pasków na całej długości nie pozwala na emisję promieniowania.
Niska zdolność promieniowania anteny mikropaskowej pozwala na pokrycie jedynie transmisji fal na małych odległościach, takich jak sklepy, lokalizacje wewnętrzne lub lokalne biura. Zatem ta nieefektywna transmisja fal jest nie do przyjęcia w scentralizowanej lokalizacji na bardzo dużym obszarze. Zwykle pokrycie półkoliste zapewnia antena krosowa pod kątem 30⁰ – 180⁰ w odległości od mocowania.
Dane techniczne anteny mikropaskowej
Specyfikacje anteny mikropaskowej są następujące.
- Jego częstotliwość rezonansowa wynosi 1,176 GHz.
- Zakres częstotliwości anteny mikropaskowej wynosi od 2,26 GHz do 2,38 GHz.
- Stała dielektryczna podłoża wynosi 5,9.
- Wysokość podłoża dielektrycznego wynosi 635um.
- Metodą podawania jest podawanie liniowe mikropaskowe.
- Tangens straty wynosi 0,00 12.
- Przewodnik jest srebrny.
- Grubość przewodnika wynosi 25um.
- Jego szerokość pasma wynosi fo ± 10 GHz.
- Jego wzmocnienie wynosi powyżej 5 dB.
- Jego stosunek osiowy wynosi poniżej 4 dB.
- Jego strata odbiciowa jest lepsza niż 15 dB.
Typy anten mikropaskowych
Dostępne są różne typy anten mikropaskowych, które omówiono poniżej.
Antena mikropaskowa
Tego typu anteny to anteny niskoprofilowe, w których metalowa łata jest umieszczona na poziomie gruntu poprzez materiał dielektryczny pomiędzy nimi, składający się z anteny paskowej (lub) anteny krosowej. Anteny te są antenami o wyjątkowo małych rozmiarach i niskim promieniowaniu. Antena ta zawiera plamę promieniującą po jednej stronie podłoża dielektrycznego, a po drugiej stronie ma płaszczyznę uziemienia.
Ogólnie rzecz biorąc, łatka jest wykonana z materiału przewodzącego, takiego jak złoto lub miedź. Anteny tego typu można formować metodą mikropaskową, po prostu wytwarzając je na płytce drukowanej. Anteny te są używane w zastosowaniach wykorzystujących mikrofale o częstotliwości większej niż 100 MHz.
Antena dipolowa mikropaskowa
Mikropasek antena dipolowa jest cienkim przewodnikiem mikropaskowym, umieszczonym na właściwej części podłoża i całkowicie pokrytym metalem na jednej powierzchni zwanej płaszczyzną uziemienia. Anteny te są używane w cyfrowych urządzeniach komunikacyjnych, takich jak komputery i węzły sieci WLAN. Szerokość tego typu anteny jest niewielka, dzięki czemu można ją wykorzystać w punkcie wejściowym systemu WLAN.
Drukowana antena szczelinowa
Antena szczelinowa z nadrukiem odgrywa kluczową rolę w zwiększaniu szerokości pasma anteny przy wzorcach promieniowania w obu kierunkach. Czułość tej anteny jest niska w porównaniu do zwykłych anten. Anteny te są wymagane na całej linii zasilającej, która jest ułożona odwrotnie do podłoża i pionowo do osi szczeliny znajdującej się nad łatą.
Mikropaskowa antena o fali bieżącej
Anteny mikropaskowe z falą bieżącą są projektowane głównie z długą linią mikropaskową o wystarczającej szerokości do obsługi łączności TE. Tego typu anteny z mikrochipami są zaprojektowane w taki sposób, że główna wiązka leży na dowolnej trasie od burty do końca ostrzału.
Metody zasilania anteny mikropaskowej
Antena mikropaskowa ma dwie metody zasilania; pasza kontaktowa i pasza bezkontaktowa, które omówiono poniżej.
Kontakt z kanałem
Moc w zasilaniu kontaktowym jest dostarczana bezpośrednio do elementu promieniującego. Można to zrobić za pomocą linii koncentrycznej/mikropaskowej. Ten rodzaj metody karmienia dzieli się ponownie na dwa typy; Zasilanie mikropaskowe i zasilanie współosiowe omówiono poniżej.
Zasilanie mikropaskowe
Zasilanie mikropaskowe to pasek przewodzący o bardzo małej szerokości niż szerokość elementu promieniującego. Linia zasilająca zapewnia proste trawienie nad podłożem, ponieważ pasek ma cieńsze wymiary. Zaletą tego typu układu zasilania jest; że wsad można wytrawić na podobnym podłożu, aby uzyskać płaską strukturę. Linia zasilająca w kierunku konstrukcji znajduje się pośrodku, z przesunięciem lub z przesunięciem. Głównym celem nacięcia w łatce jest dopasowanie impedancji linii zasilającej do łatki bez konieczności stosowania dodatkowego elementu dopasowującego.
Zasilanie współosiowe
Ta metoda podawania jest najczęściej stosowana i jest metodą podawania nieplanarnego, w której do podawania łaty używany jest kabel koncentryczny. Ten sposób zasilania jest nadany antenie mikropaskowej w taki sposób, że wewnętrzny przewodnik jest bezpośrednio podłączony do patcha, podczas gdy zewnętrzny przewodnik jest podłączony do płaszczyzny uziemienia.
Impedancja będzie się zmieniać wraz z różnicą w rozmieszczeniu zasilania koncentrycznego. Po podłączeniu linii zasilającej w dowolnym miejscu patcha pomaga to w dopasowaniu impedancji. Jednakże linia zasilająca łącząca się w płaszczyźnie uziemienia jest nieco trudna, ponieważ będzie wymagać wywiercenia otworu w podłożu. Ta metoda karmienia jest bardzo prosta w wykonaniu i charakteryzuje się mniejszą ilością szkodliwego promieniowania. Jednak jego główną wadą jest to, że jest podłączony do złącza płaszczyzny uziemienia.
Karma bezkontaktowa
Moc przekazywana jest do elementu promieniującego z przewodu zasilającego za pomocą sprzęgła elektromagnetycznego. Te metody karmienia są dostępne w trzech typach; sprzężone z aperturą, ze sprzężeniem zbliżeniowym i zasilaniem linii odgałęźnej.
Podawanie sprzężone z aperturą
Technika zasilania przez aperturę obejmuje dwa podłoża dielektryczne, takie jak podłoże dielektryczne anteny i podłoże dielektryczne zasilania, które są po prostu podzielone przez płaszczyznę uziemienia i mają szczelinę pośrodku. Metalowa łatka znajduje się nad podłożem anteny, podczas gdy płaszczyzna uziemienia znajduje się na innej powierzchni dielektryka anteny. Aby zapewnić izolację, przewód zasilający i dielektryk zasilający znajdują się po drugiej stronie płaszczyzny uziemienia.
Ta technika podawania zapewnia wyjątkową czystość polaryzacji, która jest nieosiągalna innymi technikami podawania. Zasilanie pary apertur zapewnia dużą przepustowość i jest niezwykle pomocne w zastosowaniach, w których nie chcemy wykorzystywać przewodów z jednej warstwy do drugiej. Główną wadą tej techniki podawania jest to, że wymaga ona wielowarstwowego wytwarzania.
Połączony kanał zbliżeniowy
Zasilanie sprzężone blisko siebie jest również nazywane zasilaniem pośrednim, gdy nie ma płaszczyzny uziemienia. W porównaniu z anteną zasilającą ze sprzężeniem aperturowym, jest ona bardzo prosta w produkcji. Na przewodzącej powierzchni anteny znajduje się szczelina, a połączenie zapewnia linia mikropaskowa.
Ta metoda zasilania zapewnia niski poziom szkodliwego promieniowania i ogromną szerokość pasma. Linia zasilająca w tej metodzie zlokalizowana jest pomiędzy dwoma podłożami dielektrycznymi. Krawędź linii zasilającej znajduje się w pewnym punkcie, w którym impedancja wejściowa anteny mikropaskowej wynosi 50 omów. Ta technika podawania ma zwiększoną wydajność pasma w porównaniu z innymi typami metod. Główną wadą tej techniki jest; że możliwe jest wytwarzanie wielowarstwowe i zapewnia słabą czystość polaryzacji.
Zasilanie linii oddziału
W technice zasilania linią odgałęzioną pasek przewodzący jest bezpośrednio podłączony do krawędzi skrawającej mikropaska. W porównaniu z łatką szerokość paska przewodzącego jest mniejsza. Główną zaletą tej techniki karmienia jest; że wsad jest trawiony na podobnym podłożu, aby uzyskać płaską strukturę.
W łatce można zintegrować wycięcie w celu uzyskania doskonałego dopasowania impedancji bez konieczności stosowania dodatkowego elementu dopasowującego. Można to osiągnąć poprzez odpowiednie kontrolowanie położenia wstawki. W przeciwnym razie możemy wyciąć szczelinę i wytrawić ją z plastra o odpowiednim rozmiarze. Co więcej, ta technika podawania jest wykorzystywana i nazywana techniką zasilania linią odgałęzioną.
Wzór promieniowania anteny mikropaskowej
Graficzne przedstawienie właściwości promieniowania anteny to wzór promieniowania, który wyjaśnia, w jaki sposób antena emituje energię w przestrzeń kosmiczną. Zmiany mocy w funkcji kąta nadejścia monitorowane są w polu dalekim anteny.
Charakter promieniowania anteny mikropaskowej jest szeroki, ma mniejszą moc promieniowania i wąską częstotliwość BW. Poniżej pokazano charakterystykę promieniowania anteny mikropaskowej, która charakteryzuje się mniejszą kierunkowością. Używając tych anten, można utworzyć układ zapewniający doskonałą kierunkowość.
Charakterystyka
The Charakterystyka anteny mikropaskowej uwzględnij poniższe.
- Plaster anteny mikropaskowej powinien być wyjątkowo cienkim obszarem przewodzącym.
- W porównaniu z łatą płaszczyzna podłoża powinna mieć dość duże wymiary.
- Aby zbudować element promieniujący i linie zasilające, przeprowadza się fototrawienie podłoża.
- Grube podłoże dielektryczne o stałej dielektrycznej w zakresie od 2,2 do 12 zapewnia doskonałą wydajność anteny.
- Układy elementów mikropaskowych w konstrukcji anteny mikropaskowej zapewniają doskonałą kierunkowość.
- Anteny mikropaskowe zapewniają dużą szerokość wiązki.
- Antena ta zapewnia niezwykle wysokie współczynniki jakości, ponieważ wysoki współczynnik Q skutkuje niską wydajnością i niewielką szerokością pasma. Można to jednak skompensować, po prostu zwiększając szerokość podłoża. Jednakże zwiększenie szerokości powyżej określonego limitu spowoduje niepotrzebną utratę mocy.
Zalety i wady
The zalety anteny mikropaskowej uwzględnij poniższe.
- Anteny mikropaskowe są bardzo małe.
- Waga tych anten jest mniejsza.
- Procedura wytwarzania tej anteny jest prosta.
- Jego instalacja jest bardzo łatwa ze względu na niewielkie rozmiary i objętość.
- Oferuje prostą integrację z innymi urządzeniami.
- Antena ta może wykonywać operacje na podwójnej i potrójnej częstotliwości.
- Takie układy anten można łatwo zbudować.
- Antena ta zapewnia dużą wytrzymałość na mocnych powierzchniach.
- Jest prosty w produkcji, dostosowywaniu i modyfikowaniu..
- Antena ta ma prostą i tanią konstrukcję.
- W tej antenie możliwa jest polaryzacja liniowa i kołowa.
- Jest odpowiedni dla anten macierzowych.
- Jest kompatybilny z monolitycznymi mikrofalowymi układami scalonymi.
- Szerokość pasma można zwiększyć, po prostu poprawiając szerokość materiału dielektrycznego.
The Wady anten mikropaskowych uwzględnij poniższe.
- Ta antena zapewnia mniejszy zysk.
- Sprawność tego typu anten jest niska ze względu na straty w przewodniku i dielektryku.
- Antena ta charakteryzuje się dużym zakresem promieniowania o polaryzacji krzyżowej.
- Moc wyjściowa tej anteny jest niska.
- Ma mniejszą szerokość pasma impedancji.
- Struktura tej anteny promieniuje z kanałów i innych punktów połączeń.
- Antena ta charakteryzuje się niezwykle wrażliwą pracą na czynniki ekologiczne.
- Anteny te są bardziej podatne na promieniowanie paszy sfałszowanej.
- Ta antena ma większe straty w przewodzie i dielektryku.
Aplikacje
The używa lub zastosowania anten mikropaskowych uwzględnij poniższe.
- Anteny mikropaskowe mają zastosowanie w różnych dziedzinach; w rakietach, satelity , statki kosmiczne, samoloty, systemy komunikacji bezprzewodowej, telefony komórkowe, teledetekcja i radary.
- Anteny te są wykorzystywane w komunikacji bezprzewodowej. aby pokazać kompatybilność z urządzeniami przenośnymi, takimi jak telefony komórkowe i pagery.
- Są one używane w rakietach jako anteny komunikacyjne.
- Anteny te mają niewielkie rozmiary, dlatego są wykorzystywane w zastosowaniach mikrofalowych i komunikacji satelitarnej.
- GPS jest jedną z głównych zalet anten mikropaskowych, ponieważ zapewnia łatwość śledzenia pojazdów i żołnierzy piechoty morskiej.
- Są one używane w układzie fazowanym radary aby obsłużyć tolerancję przepustowości równą pewnemu procentowi.
Jak poprawić przepustowość anteny mikropaskowej?
Szerokość pasma anteny mikropaskowej można zwiększyć za pomocą różnych technik, takich jak zwiększanie grubości podłoża przy niskiej stałej dielektrycznej, wycinanie szczelin, wprowadzanie sondy przez wycinanie nacięć i różne formy anteny
Dlaczego anteny mikropaskowe promieniują?
Anteny mikropaskowe promieniują głównie w wyniku pól brzegowych pomiędzy krawędzią pola a płaszczyzną uziemienia.
Jak zwiększyć wzmocnienie anteny mikropaskowej?
Wzmocnienie anteny mikropaskowej można zwiększyć za pomocą łaty pasożytniczej i szczeliny powietrznej pomiędzy miejscem zasilania a płaszczyzną uziemienia.
Zatem to jest przegląd anten mikropaskowych , praca i jej zastosowania. Antena ta jest dość nowoczesnym wynalazkiem, który umożliwia wygodną integrację anteny i innych obwodów sterujących systemu komunikacyjnego na wspólnej płytce PCB (lub) chipie półprzewodnikowym. Są one szeroko stosowane w szerokiej gamie obecnych systemów mikrofalowych w zakresie gigaherców. Główne zalety tej anteny to: lekkie, tanie, zgodne kształty i kompatybilność z monolitycznymi i hybrydowymi mikrofalowymi układami scalonymi. Oto pytanie do ciebie: Co to jest antena dipolowa ?
