Az antenna vagy antenna a rádiótechnikában egy speciális transzduktor , amelyet az adóhoz vagy a vevőhöz elektromosan csatlakoztatott vezetékek alkotnak. Az antennák fő funkciója a rádióhullámok egyformán történő adása és vétele minden vízszintes irányban. Az antennák különböző típusú és formájúak. A kis antennák az otthonok tetején találhatók tévénézéshez, a nagy antennák pedig különböző műholdak jeleit rögzítik, amelyek több millió mérföldre vannak. Az antennák függőlegesen és vízszintesen mozognak a jel rögzítéséhez és továbbításához. Vannak különböző típusú antennák elérhető, mint a rekesz, huzal, lencse, reflektor, mikrocsík, naplózás, tömb és még sok más. Ez a cikk egy áttekintést tárgyal mikroszalagos antenna .
Mikroszalagos antenna meghatározása
Az olyan antennát, amelyet úgy alakítanak ki, hogy egyszerűen kimarnak egy darab vezetőképes anyagot egy dielektromos felület felett, mikroszalag-antennának vagy patch-antennának nevezik. Ennek a mikroszalagos antennának az alaplapjára van felszerelve a dielektromos anyag, ahol ez a sík az egész szerkezetet megtámasztja. Ezen túlmenően, ennek az antennának a gerjesztését a patch-hez csatlakoztatott tápvezetékekkel lehet ellátni. Általában ezeket az antennákat alacsony profilú antennáknak tekintik, amelyeket 100 MHz feletti frekvenciájú mikrohullámú alkalmazásokban használnak.
Az antenna mikrocsíkja/patchja téglalap, négyzet, ellipszis és kör alakúra választható az egyszerű elemzés és gyártás érdekében. Egyes mikroszalagos antennák nem használnak dielektromos hordozót, hanem fém tapaszból készülnek, amely dielektromos távtartókkal ellátott alaplapra van felszerelve; így a keletkező formáció kevésbé erős, de a sávszélessége szélesebb.
Mikroszalagos antenna felépítése
A mikroszalagos antenna kialakítása egy rendkívül vékony fémszalag segítségével végezhető el, dielektromos anyag közé alapsíkon elhelyezve. Itt a dielektromos anyag egy szubsztrát, amelyet a szalagnak az alapsíktól való elválasztására használnak. Ha ez az antenna gerjesztett, akkor a dielektrikumban generált hullámok visszaverődnek, és a fémfolt éleiből kibocsátott energia nagyon alacsony. Ezeket az antennaformákat a dielektromos anyagon elhelyezett fémes folt alakja azonosítja.
Általában a szalag/folt és az adagolóvonalak fotomaratással vannak ellátva a hordozó felületén. Különféle mikroszalagos antennaformák léteznek, például négyzet, dipólus, téglalap, kör, elliptikus és dipólus. Tudjuk, hogy a foltok különféle formájúak, de az egyszerű előállítás miatt általában kör, négyzet és téglalap alakú foltokat használnak.
A mikroszalagos antennák dielektromos hordozó felett különféle foltok csoportjával is kialakíthatók. Egyetlen vagy több betápláló vezetéket használnak a mikroszalag antenna gerjesztésére. Tehát a mikroszalagos elemtömbök jelenléte jobb irányíthatóságot, nagy nyereséget és megnövelt átviteli tartományt biztosít alacsony interferencia mellett.
A Microstrip antenna működése
A mikrocsíkos antenna úgy működik, mint; valahányszor egy betápláló vezetékben áram érkezik a mikroszalag antenna csíkjához, akkor elektromágneses hullámok keletkeznek. Tehát ezek a foltból származó hullámok a szélességi oldalról kezdenek sugározni. Ha azonban a szalag vastagsága nagyon kicsi, a hordozóban keletkező hullámok visszaverődnek a szalag szélén. A hossz mentén állandó szalagszerkezet nem teszi lehetővé a sugárzás kibocsátását.
A mikroszalagos antenna alacsony sugárzási képessége lehetővé teszi, hogy csak kis távolságú hullámátvitelt fedjen le, például üzletekben, beltéri helyszíneken vagy helyi irodákban. Tehát ez a nem hatékony hullámátvitel nem elfogadható egy nagyon nagy területen lévő központosított településen. Általában a félgömb alakú lefedettséget egy patch antenna biztosítja, 30⁰ – 180⁰ szögben, a tartótól távol.
A mikroszalagos antenna specifikációi
A mikroszalagos antenna specifikációi a következőket tartalmazzák.
- Rezonanciafrekvenciája 1,176 GHz.
- A mikroszalagos antenna frekvenciatartománya 2,26 GHz-től 2,38 GHz-ig terjed.
- A hordozó dielektromos állandója 5,9.
- A dielektromos hordozó magassága 635 um.
- Az adagolás módja a mikroszalagos vonaladagolás.
- A veszteség érintője 0,00 12.
- A karmester ezüst.
- A vezeték vastagsága 25um.
- Sávszélessége ± 10 GHz.
- Erősítése 5 dB felett van.
- Axiális aránya 4 dB alatt van.
- Visszatérési vesztesége jobb, mint 15 dB.
Mikroszalagos antenna típusok
Különféle típusú mikroszalagos antennák állnak rendelkezésre, amelyeket alább tárgyalunk.
Microstrip patch antenna
Az ilyen típusú antennák alacsony profilú antennák, amelyeknél egy fém patch van elrendezve a talaj szintjén egy dielektromos anyagon keresztül, amely között egy szalag (vagy patch) antenna található. Ezek az antennák rendkívül kis méretű, alacsony sugárzású antennák. Ez az antenna egy sugárzó foltot tartalmaz egy dielektromos hordozó egyik oldalán, a másik oldalon pedig alaplappal rendelkezik.
Általában a tapasz vezető anyagból, például aranyból vagy rézből készül. Az ilyen típusú antennákat mikroszalagos módszerrel, egyszerűen PCB-re gyártva lehet kialakítani. Ezeket az antennákat 100 MHz-nél nagyobb frekvenciájú mikrohullámú frekvencia-alkalmazásokban használják.
Mikroszalagos dipólus antenna
A mikrocsík dipólus antenna egy vékony mikroszalagos vezető, és a hordozó tényleges részére van elhelyezve, és az egyik oldalon teljesen fém borítja, amelyet alaplapnak nevezünk. Ezeket az antennákat digitális kommunikációs eszközökben, például számítógépekben és a WLAN csomópontjaiban használják. Ennek az antennatípusnak a szélessége kicsi, így a WLAN rendszer belépési pontján is használható.
Nyomtatott nyílású antenna
A nyomtatott résantenna kulcsszerepet játszik az antenna sávszélességének növelésében mindkét irányú sugárzási mintákkal. Ennek az antennának az érzékenysége alacsony a normál antennákhoz képest. Ezekre az antennákra egy betápláló vezetéken van szükség, amely a hordozóhoz képest fordított irányban és a patch felett található réstengelyhez képest függőlegesen van elhelyezve.
Microstrip utazó hullámantenna
A Microstrip utazóhullámú antennákat főként hosszú Microstrip vonallal tervezték, elegendő szélességgel a TE-kapcsolat támogatásához. Az ilyen típusú mikrochip antennákat úgy tervezték meg, hogy a nagy sugár a széles oldaltól a tűzvégig terjedő bármely útvonalon belül legyen.
A mikroszalagos antenna táplálási módszerei
A mikroszalagos antennának két adagolási módja van; érintkező takarmány és nem érintkező takarmány, amelyeket alább tárgyalunk.
Kapcsolatfelvétel a hírfolyammal
Az érintkező tápfeszültség közvetlenül a sugárzó elemhez kerül. Tehát ezt egy koaxiális vonallal/mikroszalaggal lehet megtenni. Ez a fajta takarmányozási mód ismét két típusba sorolható; Mikroszalagos betáplálás és koaxiális betáplálás, amelyeket alább tárgyalunk.
Microstrip feed
A mikroszalagos betáplálás egy vezetőszalag, amelynek szélessége nagyon kicsi, mint a sugárzó elem szélessége. Az adagolóvezeték egyszerű maratást tesz lehetővé a hordozó felett, mivel a szalag vékonyabb. Az ilyen típusú takarmányozás előnye; hogy a betáplálást egy hasonló szubsztrátum tetejére lehet maratni, hogy sík szerkezetet kapjunk. A szerkezet felé vezető betápláló vezeték középen, eltolva vagy befelé van kialakítva. A folton belüli bevágás fő célja az, hogy a betápláló vezeték impedanciáját hozzáigazítsa a folthoz anélkül, hogy további illesztőelemre lenne szükség.
Koaxiális táplálás
Ez az adagolási mód a leggyakrabban használt típus, és egy nem síkbeli adagolási módszer, ahol z koaxiális kábelt használnak a patch táplálására. Ezt a betáplálási módot a mikroszalagos antenna úgy kapja meg, hogy a belső vezető közvetlenül a patch-hez, míg a külső vezető az alaplaphoz csatlakozik.
Az impedancia a koaxiális betáplálás elrendezésének különbségével változik. Miután a betápláló vezetéket a patch bárhová csatlakoztatta, segít az impedancia illesztésében. Az alapsíkon keresztül összekötő tápvezeték azonban kissé nehézkes, mert ehhez lyukat kell fúrni a hordozón belül. Ezt az etetési módszert nagyon egyszerű előállítani, és kevésbé okoz hamis sugárzást. De a fő hátránya az, hogy egy alaplap csatlakozóhoz csatlakozik.
Nem érintkező hírcsatorna
Az áramot a sugárzó elem a tápvezetékről kapja elektromágneses csatolással. Ezek a takarmányozási módszerek három típusban állnak rendelkezésre; rekesz csatolás, közelség csatolás és elágazás.
Rekesz csatolt előtolás
Az apertúra betáplálási technika két dielektromos hordozót tartalmaz, mint például az antenna dielektromos hordozót, és egy betáplált dielektromos hordozót, amelyeket egyszerűen egy alapsíkon osztanak szét, és egy rés van a közepén. A fém tapasz az antenna szubsztrátuma felett helyezkedik el, míg az alaplap az antenna dielektrikum másik oldalán található. A szigetelés érdekében a tápvezeték és a betápláló dielektrikum az alaplap másik oldalán található.
Ez az adagolási technika kiemelkedő polarizációs tisztaságot biztosít, amely más adagolási technikákkal nem érhető el. Az Aperture páros betáplálás nagy sávszélességet biztosít, és rendkívül hasznos azokban az alkalmazásokban, ahol nem szeretnénk egyetlen rétegből a másikba vezetékeket használni. Ennek az etetési technikának a fő hátránya, hogy többrétegű gyártást igényel.
Proximity Coupled feed
A közelség-csatolt betáplálást indirekt betáplálásnak is nevezik, ha nincs jelen az alapsík. A rekeszcsatlakozós betápláló antennához képest nagyon egyszerű a gyártása. Az antenna vezető felületén van egy rés, és a csatolás egy mikroszalaggal van megadva.
Ez az adagolási módszer alacsony hamis sugárzást és hatalmas sávszélességet biztosít. A betápláló vezeték ennél a módszernél két dielektromos hordozó között helyezkedik el. A betápláló vezeték éle egy olyan ponton van elrendezve, ahol a mikroszalag antenna bemeneti impedanciája 50 ohm. Ez az adagolási technika megnövelt sávszélesség-hatékonyságot mutat a többi módszerhez képest. Ennek a technikának a fő hátránya; hogy többrétegű gyártás is lehetséges és gyenge polarizációs tisztaságot biztosít.
Branch Line Feed
Az elágazó vezetékes betáplálási technikában egy vezető szalag közvetlenül kapcsolódik a mikroszalag patch éléhez. A tapaszhoz képest a vezetőszalag szélessége kisebb. Ennek az etetési technikának a fő előnye; hogy a betáplálást egy hasonló hordozóra maratva sík szerkezetet kapunk.
A foltba beépített vágás integrálható, hogy kiváló impedanciaillesztést érjünk el anélkül, hogy további illesztőelemre lenne szükség. Ezt a beillesztési pozíció megfelelő szabályozásával érhetjük el, ellenkező esetben a nyílást felszeletelhetjük és megfelelő méretben kimarathatjuk a patchból. Továbbá ezt az etetési technikát használják és hívják elágazási technikának.
Mikroszalagos antenna sugárzási minta
Az antenna sugárzási tulajdonságainak grafikus ábrázolását sugárzási mintának nevezik, amely megmagyarázza, hogy az antenna hogyan bocsát ki energiát az űrbe. A teljesítmény változását mint érkezési szög függvényét az antenna távoli mezőjében figyelik.
A mikrocsíkos antenna sugárzási mintája széles, és kisebb a sugárzási teljesítménye és keskeny frekvenciája BW. A mikroszalagos antenna sugárzási mintázata látható, amely alatt a kisebb irányítottság rendelkezik. Ezen antennák használatával olyan tömb alakítható ki, amely kiváló irányíthatósággal rendelkezik.
Jellemzők
A A mikroszalagos antenna jellemzői a következőket tartalmazzák.
- A mikrocsíkos antennafoltnak rendkívül vékony vezető tartománynak kell lennie.
- Egy folthoz képest az alaplapnak meglehetősen nagy méretűnek kell lennie.
- A sugárzó elem és a betáplálási vonalak kialakítása érdekében az alapfelületen a fotomaratást végezzük.
- A 2,2 és 12 közötti dielektromos állandóval rendelkező vastag dielektromos hordozó kiváló teljesítményt nyújt az antennának.
- A mikroszalagos antenna kialakítású mikroszalag elemtömbök kiváló irányíthatóságot biztosítanak.
- A mikroszalagos antennák nagy sugárszélességet kínálnak.
- Ez az antenna rendkívül jó minőségű tényezőket biztosít, mivel a magas Q-tényező alacsony hatékonyságot és csekély sávszélességet eredményez. Ez azonban kompenzálható az aljzat szélességének egyszerű növelésével. A szélességnek egy adott határon túli növelése azonban szükségtelen teljesítményveszteséget okoz.
Előnyök és hátrányok
A A mikroszalagos antenna előnyei a következőket tartalmazzák.
- A mikroszalagos antennák nagyon kicsik.
- Ezeknek az antennáknak a súlya kisebb.
- Az antenna által biztosított gyártási eljárás egyszerű.
- Felszerelése nagyon egyszerű kis méretének és térfogatának köszönhetően.
- Egyszerű integrációt kínál más eszközökkel.
- Ez az antenna dupla- és háromfrekvenciás műveleteket tud végrehajtani.
- Ezek az antennatömbök könnyen megépíthetők.
- Ez az antenna nagyfokú robusztusságot biztosít erős felületek felett.
- Egyszerűen elkészíthető, testreszabható és módosítható..
- Ez az antenna egyszerű és olcsó felépítésű.
- Ebben az antennában lineáris és körkörös polarizáció érhető el.
- Alkalmas tömbantennákhoz.
- Kompatibilis a monolit mikrohullámú IC-kkel.
- A sávszélesség egyszerűen bővíthető a dielektromos anyag szélességének javításával.
A A mikroszalagos antennák hátrányai a következőket tartalmazzák.
- Ez az antenna kisebb erősítést biztosít.
- Az ilyen típusú antennák hatékonysága alacsony a vezető- és dielektromos veszteségek miatt.
- Ennek az antennának a keresztpolarizációs sugárzás nagy tartománya van.
- Ennek az antennának az energiakezelési kapacitása alacsony.
- Kisebb az impedancia sávszélessége.
- Ennek az antennának a szerkezete a betáplálásokból és más csatlakozási pontokból sugárzik.
- Ez az antenna rendkívül érzékeny teljesítményt mutat az ökológiai tényezőkkel szemben.
- Ezek az antennák hajlamosabbak a hamisított betáplálási sugárzásra.
- Ennek az antennának több vezető- és dielektromos vesztesége van.
Alkalmazások
A használ ill mikroszalagos antennák alkalmazásai a következőket tartalmazzák.
- A mikroszalagos antennák különböző területeken alkalmazhatók; rakétákban, műholdak , űrhajók, repülőgépek, vezeték nélküli kommunikációs rendszerek, mobiltelefonok, távérzékelés és radarok.
- Ezeket az antennákat vezeték nélküli kommunikációban használják. a kézi eszközökkel, például mobiltelefonokkal és személyhívókkal való kompatibilitás bemutatására.
- Ezeket a rakétákon kommunikációs antennaként használják.
- Ezek az antennák kis méretűek, ezért mikrohullámú és műholdas kommunikációs alkalmazásokban használhatók.
- GPS a mikroszalagos antennák egyik fő előnye, mivel könnyű követést biztosít a járműveken és a tengerészgyalogságon belül.
- Ezeket fázisos tömbben használják radarok bizonyos százalékos sávszélesség-tűrés kezelésére.
Hogyan javítható a Microstrip antenna sávszélessége?
A mikroszalagos antenna sávszélessége különböző technikákkal növelhető, például a szubsztrát vastagságának növelésével alacsony dielektromos állandóval, résvágással, szonda betáplálásával a bevágásokon keresztül és az antenna különböző formáival.
Miért sugároznak a mikroszalagos antennák?
A mikroszalagos patch antennák főként a patch széle és az alapsík közötti peremmezők miatt sugároznak.
Hogyan lehet növelni a mikroszalagos antenna erősítését?
A mikroszalag antenna erősítése növelhető egy parazita folttal és légréssel a betápláló patch és az alaplap között.
Ez tehát az a mikroszalagos antenna áttekintése , működő és alkalmazásai. Ez az antenna meglehetősen modern találmány, amely lehetővé teszi az antenna és a kommunikációs rendszer egyéb meghajtó áramköreinek kényelmes integrálását egy közös PCB-re (vagy egy félvezető chipre). Ezeket széles körben használják a jelenlegi mikrohullámú rendszerek széles skálájában a gigahertzes tartományban. Ennek az antennának a fő előnyei: könnyű, alacsony költségű, konform formák és kompatibilitás a monolitikus és hibrid mikrohullámú IC-kkel. Íme egy kérdés önnek: Mi az a dipólus antenna ?
