Metodi di alimentazione di l'antenna microstrip: Tipi è selezzione

Chì ghjè un'alimentazione d'antenna microstrip?

Un'alimentazione cunnetta a fonte RF o u ricevitore à u patch radiante mentre trasforma l'impedenza di u sistema in l'impedenza d'entrata di l'antenna. In un cuncepimentu praticu, l'alimentazione face parte di l'antenna piuttostu chè un dettagliu separatu. A so geometria cambia a distribuzione di corrente, a frequenza di risonanza, a perdita di ritornu, a larghezza di banda utilizabile è a radiazione indesiderata.

L'alimentazioni di l'antenna microstrip sò cumunemente divise in metudi di cuntattu direttu è metudi accoppiati elettromagneticamente. L'alimentazioni di linea microstrip è di sonda coassiale facenu cuntattu elettricu direttu cù u patch. L'alimentazioni accoppiate à apertura è accoppiate à prossimità trasferiscenu energia per mezu di l'accoppiamentu elettromagneticu è utilizanu nurmalmente più di un stratu di substratu.

Quattru Metodi Principali di Alimentazione di Antenna Microstrip

1. Alimentazione di linea in microstriscia

In un'alimentazione di linea microstrip, una linea di trasmissione stampata hè cunnessa direttamente à u patch. A linea è u patch ponu esse fabbricati nantu à u listessu substratu in un prucessu PCB, rendendu stu metudu simplice, à bassu prufilu è adattatu per a pruduzzione à bassu costu è parechji array stampati.

L'adattamentu d'impedenza pò esse aghjustatu mudificendu a larghezza di a linea d'alimentazione, aduprendu un insertu, aghjunghjendu un trasformatore à quartu d'onda o ottimizendu a giunzione trà a linea è u patch. A limitazione principale hè chì a linea d'alimentazione irradia ancu. Questa radiazione spuria pò influenzà a polarizazione incrociata è u diagramma di radiazione, in particulare quandu u substratu hè relativamente grossu o a rete d'alimentazione hè longa.

2. Alimentazione di a sonda coassiale

Una alimentazione di sonda coassiale passa per u pianu di terra è u substratu. U cunduttore esternu coassiale hè cunnessu à u pianu di terra, mentre chì u cunduttore internu hè cunnessu à u patch. Spostà a pusizione di a sonda furnisce un modu convenientu per selezziunà a resistenza d'ingressu desiderata senza stampà una linea di alimentazione nantu à a superficia radiante.

Stu metudu offre un piazzamentu flessibile di u puntu di alimentazione è generalmente una bassa radiazione di a linea di alimentazione, ma richiede una perforazione è una cunnessione elettrica affidabile. Una sonda longa introduce induttanza, dunque e prestazioni ponu deteriorassi cù substrati elettricamente spessi o à frequenze più alte. A geometria di u connettore, u vulume di saldatura è a tolleranza di fabricazione devenu dunque esse inclusi in u mudellu finale.

3. Alimentazione accoppiata à apertura

Un'alimentazione accoppiata à apertura mette a linea di trasmissione sottu à un pianu di terra è u patch sopra. L'energia passa per una fessura in u pianu di terra. Siccomu u pianu di terra separa a rete di alimentazione da u patch radiante, sta disposizione furnisce un bon isolamentu alimentazione-radiatore è pò riduce a radiazione di alimentazione indesiderata.

E dimensioni di a fessura, a pusizione di a fessura, u stub di a linea di alimentazione, u spessore di u substratu è e custanti dielettriche influenzanu tutti l'accoppiamentu è a currispundenza. L'accoppiamentu di l'apertura pò supportà una larghezza di banda più larga chè parechje alimentazioni dirette, ma richiede una struttura multistrato è un allineamentu precisu trà a linea, a fessura è u patch.

4. Alimentazione accoppiata à prossimità

In un'alimentazione accoppiata à prossimità, chjamata ancu alimentazione accoppiata elettromagneticamente, a linea microstrip hè piazzata sottu à u patch è separata da questu da un stratu dielettricu. A linea si sovrappone à una parte di u patch, è l'energia hè trasferita attraversu u campu elettromagneticu. Ùn ci hè nisuna cunnessione elettrica diretta è nisuna fessura in u pianu di terra.

A lunghezza di sovrapposizione, a pusizione di a linea, e proprietà di u substratu è u spessore di u stratu cuntrolanu l'accoppiamentu. Stu metudu pò furnisce una larga larghezza di banda d'impedenza è una bassa radiazione spuria, ma a struttura à dui strati hè più spessa è più sensibile à l'allineamentu è à e tolleranze di ligame.

Paragone di i Metodi di Alimentazione di l'Antenna Microstrip

Metudu di alimentazione	Potenziale tipicu di larghezza di banda	Fabbricazione	Radiazione / isolamentu di l'alimentazione	U più adattatu per
Linea di microstriscia	Strettu à moderatu	PCB simplice, à un solu stratu	Più radiazione di a linea di alimentazione	Disegni è array stampati à bassu prufilu è à bassu costu
Sonda coassiale	Strettu à moderatu	Perforazione è cunnessione verticale	Radiazione bassa di a linea di alimentazione	Regolazione flessibile di u puntu di alimentazione à un elementu unicu
Accoppiatu à l'apertura	Moderatu à largu	Multistratu cù allineamentu di slot	Bon isolamentu di l'alimentazione	Disegni chì necessitanu isolamentu è larghezza di banda più larga
Accoppiatu à a prossimità	Largu	Multistratu cù allineamentu sovrappostu	Radiazione spuria bassa	Disegni à banda larga induve u spessore aghjuntu hè accettabile

Queste sò tendenze di cuncepimentu relative, micca garanzie di prestazioni fisse. A forma di a patch, a perdita di u substratu, a costante dielettrica, u spessore, a frequenza, a lunghezza di a rete di alimentazione è a tolleranza di fabricazione ponu cambià u risultatu.

Cumu sceglie u metudu ghjustu di alimentazione

• Larghezza di banda necessaria:L'alimentazione diretta hè spessu sufficiente per i sistemi à banda stretta. L'accoppiamentu d'apertura o di prossimità pò esse preferitu quandu una larghezza di banda d'impedenza più larga hè un requisitu primariu.
• Cunte di prufilu è di strati:Un'alimentazione di linea microstrip mantene a struttura fina è faciule da fabricà. L'alimentazioni accoppiate richiedenu strati supplementari è allineamentu.
• Purità di a radiazione:Sè a radiazione di a rete di alimentazione o l'isolamentu fronte-retro hè criticu, una struttura accoppiata à apertura pò separà l'alimentazione da u patch.
• Integrazione di array:E rete in microstrip stampate sò pratiche per l'arrays, ma a perdita di linea è a radiazione parassitaria aumentanu cù a lunghezza di a rete. U layout di l'alimentazione corporativa è a tolleranza di ampiezza/fase devenu esse valutate inseme.
• Frequenza è tolleranza:À frequenze d'onda millimetrica, e transizioni di i connettori, a tolleranza di incisione, u spessore di u substratu è l'errori di registrazione diventanu elettricamente significativi.
• Limiti di putenza è termichi:A perdita di u cunduttore, u riscaldamentu dielettricu, a densità di corrente di u connettore è a cuncentrazione di u campu lucale devenu esse verificate per u livellu di putenza previstu.
• Costu è ripetibilità:U disignu cù a megliu larghezza di banda simulata ùn pò micca esse a megliu scelta di pruduzzione s'ellu richiede un ligame difficiule o un allineamentu multistratu strettu.

Cumu sceglie un puntu di alimentazione di sonda coassiale

A pusizione curretta di a sonda hè a pusizione chì presenta l'impedenza d'entrata di destinazione mentre eccita u modu previstu cù una polarizazione incrociata accettabile. Ùn deve esse selezziunata automaticamente à u centru di u patch, à u puntu di u campu elettricu massimu o à u puntu di corrente massima.

Per un patch rettangulare cunvinziunale chì funziona in u so modu fundamentale, a resistenza d'entrata hè generalmente alta vicinu à un bordu radiante è diminuisce mentre l'alimentazione si move versu u centru longu a dimensione risonante. Un puntu di 50 ohm si trova di solitu trà u bordu è u centru. A pusizione esatta dipende da e dimensioni di u patch, e proprietà di u substratu, u diametru di a sonda, u pianu di terra, u connettore è e strutture vicine.

1. Cuminciate cù e dimensioni di u patch per a frequenza di risonanza è a polarizazione richieste.
2. Pone a sonda nantu à una linea di simmetria adatta per aiutà à eccità u modu desideratu è limità i campi polarizzati incrociati.
3. Spazzate l'offset da u bordu radiante in un mudellu elettromagneticu à onda piena finu à chì l'impedenza di destinazione è a perdita di ritornu sò righjunte.
4. Includite a transizione coassiale, l'induttanza di a sonda, u pad di saldatura, u pianu di terra finitu, a recinzione è u radome quandu facenu parte di l'assemblea finale.
5. Custruisce un mudellu di tolleranza per u spessore di u substratu, a costante dielettrica, l'incisione è l'errore di pusizione di alimentazione.
6. Validà l'antenna fabbricata cù un analizzatore di rete vettoriale calibratu è aghjustà solu dopu avè paragunatu i piani di riferimentu di misurazione è di simulazione.

Cuntrolli di cuncepimentu è misurazione

L'ottimisazione di l'alimentazione deve esse verificata cù più di un valore di parametru S. Una rivista cumpleta include nurmalmente:

• Frequenza di risonanza, S11, perdita di ritornu, VSWR è larghezza di banda d'impedenza.
• Impedenza d'ingressu reale è imaginaria in tutta a banda operativa.
• Efficienza tutale, guadagnu realizatu è perdita di cunduttore/dielettrica.
• Schemi di radiazione copolarizzati è incrociati in i piani principali.
• Rapportu fronte-retro, lobi laterali è distorsione di u mudellu causati da l'alimentazione o u connettore.
• Distribuzione di a currente è evidenza di modi d'onda superficiale imprevisti o d'ordine superiore.
• Prestazione in cundizioni di temperatura, radome, alloggiamentu, percorsu di cavi è installazione previste.

Applicazioni

L'antenne è l'arrays in microstrip sò aduprati in terminali di cumunicazione senza filu, apparecchiature satellitari è di navigazione, sensori radar, telemetria, piattaforme aerospaziali, sistemi di prova è prudutti RF integrati compatti. L'architettura di l'alimentazione deve esse scelta per i requisiti attuali di u sistema: una semplice alimentazione stampata pò esse ideale per un'unità compatta à banda stretta, mentre chì un'alimentazione accoppiata pò esse ghjustificata per una larghezza di banda più larga o un isolamentu più forte.

Dumande Frequenti

Quale metudu di alimentazione di l'antenna microstrip hè u più simplice?

L'alimentazione di linea in microstrip hè di solitu a più simplice perchè a linea è u patch ponu esse stampati nantu à u listessu substratu. Hè faciule d'integrà cù una rete d'alimentazione planare, ancu s'è a radiazione di a linea d'alimentazione deve esse cuntrullata.

Quale metudu di alimentazione furnisce a più larga larghezza di banda?

L'alimentazioni accoppiate à a prossimità è à l'apertura offrenu generalmente un putenziale di larghezza di banda più grande cà l'alimentazioni dirette basiche. A larghezza di banda attuale dipende sempre da a geometria cumpleta di l'antenna è da a pila di substrati.

Quale alimentazione offre u megliu isolamentu da a patch radiante?

L'accoppiamentu di l'apertura furnisce un forte isolamentu strutturale perchè un pianu di terra separa a linea di alimentazione da u patch. A perdita di fessura è a radiazione inversa devenu ancu esse valutate.

U puntu di alimentazione cambia a frequenza di risonanza?

U so scopu principale hè l'adattazione d'impedenza, ma a sonda o a linea perturba ancu i campi elettromagnetichi. Sonde grandi, sonde lunghe, un forte accoppiamentu o una alimentazione vicina à una regione di campu sensibile ponu spostà a risonanza è ancu l'impedenza d'entrata.

Chì ghjè a differenza trà l'alimentazione è l'adattazione d'impedenza?

L'alimentazione descrive cumu l'energia RF hè furnita à u patch. L'adattazione di l'impedenza hè u prucessu di rende l'entrata di l'antenna cumpatibile cù a linea di trasmissione, cumunamente 50 ohm. A pusizione è a geometria di l'alimentazione sò variabili di currispundenza impurtanti, ma ponu ancu esse aduprati trasformatori supplementari, inserti, stub o reti di currispundenza.

Cunclusione

A scelta di un'alimentazione d'antenna microstrip hè una decisione à livellu di sistema. L'alimentazione di linea microstrip è di sonda coaxiale favuriscenu a simplicità è a sintonizazione diretta, mentre chì l'apertura è l'accoppiamentu di prossimità offrenu un isolamentu più forte o una larghezza di banda più larga à u costu di strati supplementari è un cuntrollu di fabricazione più strettu. A prestazione finale deve esse sempre cunfirmata cù simulazione à onda piena, analisi di tolleranza è misurazione calibrata.

Raccomandazioni di prudutti per antenna microstrip

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