Antennid on traadita sidesüsteemide olulised komponendid. Nad vastutavad raadiosignaalide edastamise ja vastuvõtmise eest, mida kasutatakse erinevate rakenduste jaoks, sealhulgas WiFi, Bluetooth, mobiilsidevõrkude ja satelliitide suhtlus. Antenni ribalaius on kriitiline parameeter, mis määrab selle jõudluse ja sobivuse konkreetsete rakenduste jaoks. Selles artiklis uuritakse strateegiaid plaastri antennide ribalaiuse suurendamiseks, mida kasutatakse laialdaselt nende madala profiili ja valmistamise lihtsuse tõttu.
Plaastri antennide ja nende ribalaiuste mõistmine ribalaiuse suurendamise strateegiate suurendamisel ribalaiuse suurendamiseks
Plaastri antennide ja nende ribalaiuse mõistmine
Patch antennid on teatud tüüpi mikrostiliantenni, mis koosneb kiirgavast plaastrist dielektrilise substraadi ühel küljel ja teisel küljel asuvast maapinnast. Neid kasutatakse laialdaselt traadita sidesüsteemides madala profiili, kerge ja valmistamise lihtsuse tõttu. Patch -antennid saab kujundada erineva kujuga, näiteks ristkülikukujuline, ümmargune ja elliptiline, et need sobiksid konkreetsete rakenduste jaoks.
Patch -antenni ribalaius on määratletud kui sagedusvahemik, mille jooksul antenn tõhusalt töötab. Tavaliselt mõõdetakse seda kui erinevust ülemise ja alumise sageduspunkti vahel, kus antenni tagasisaatmine on suurem kui 10 dB. Kõrgem ribalaius võimaldab antennil töötada laiemas sagedusalas, mis on hädavajalik tänapäevaste sidesüsteemide jaoks, mis vajavad kõrgeid andmeedastuskiirusi ja toetab mitut sagedusriba.
Patch antennid on tuntud oma kitsa ribalaiuse poolest, mis on tavaliselt alla 5% kesksagedusest. See piirang on peamiselt tingitud kiirgava plaastri väiksusest, mille tulemuseks on kõrge kvaliteediga tegur (Q) ja sellest tulenevalt ka kitsa ribalaius. Patch antennide ribalaiust mõjutavad mitmed tegurid, sealhulgas dielektriline substraat, plaastri suurust ja kuju ning söötmismehhanismi.
Väljakutsed suurendava ribalaiusega
Patchi antennide ribalaiuse suurendamine on keeruline ülesanne ribalaiuse, võimenduse, tõhususe ja suuruse vahel olemustest kompromisside tõttu. Patch -antennide kitsa ribalaius on peamiselt tingitud nende kõrgest kvaliteedifaktorist (Q), mis on antennis hoitud energia mõõdupuust kaotatud energia suhtes. Kõrgema Q väärtuse tulemuseks on kitsam ribalaius, samas kui madalam Q väärtus viib laiema ribalaiuseni.
Mitmed tegurid soodustavad plaastri antennide kõrget Q, sealhulgas dielektriline substraat, plaastri suurus ja kuju ning söötmismehhanism. Dielektrilise substraadi valik on kriitiline, kuna see määrab antenni efektiivse dielektrilise konstandi ja kaotuse puutuja. Eelistatud on madala kaotusega puutuja ja kõrge dielektrilise konstandiga substraadid, kuid sageli põhjustavad need väiksemat ja kõrgemat Q.
Plaastri suurus ja kuju mängivad olulist rolli ribalaiuse määramisel. Suurematel laikudel on tavaliselt madalam Q ja laiem ribalaius, kuid need sobivad kompaktseteks rakendusteks vähem. Söötmismehhanism, näiteks koaksiaalne sond, mikrostripsiliin või avaühendus, võib ribalaiust mõjutada ka täiendavate kaotuste ja resonantside tutvustamisega.
Lisaks nendele teguritele võib ribalaiust mõjutada ka massiivi konfiguratsiooni mitme plaastri vaheline vastastikune sidumine. Külgnevate plaastrite koostoime võib põhjustada muutusi efektiivse dielektrilise konstandi ja kiirguse mustris, mis võib mõjutada antennimassiivi üldist jõudlust.
Kujundusstrateegiad ribalaiuse täiustamiseks
Patch -antennide ribalaiuse parandamiseks saab kasutada mitmeid disainistrateegiaid. Need strateegiad hõlmavad paksude dielektriliste substraatide kasutamist, parasiitide elementide lisamist, ava sidumist ja mitme resonantsete tehnikate kasutamist.
Paksude dielektriliste substraatide kasutamine: üks lihtsamaid viise plaastri antenni ribalaiuse suurendamiseks on paksema dielektrilise substraadi kasutamine. Paksem substraat vähendab antenni Q -tegurit, mille tulemuseks on laiem ribalaius. See lähenemisviis võib aga suurendada suurust ja vähenenud tõhusust, mis ei pruugi olla sobiv kõigi rakenduste jaoks.
Parasiitsete elementide lisamine: parasiitelemendid, näiteks režissöörid ja reflektorid, saab plaastri antennile lisada, et selle ribalaiust suurendada. Need elemendid ei ole otse toitejoonega ühendatud, vaid interakteeruvad kiirgava plaastriga elektromagnetilise sidumise kaudu. Parasiitide elementide pikkuse ja vahekauguse hoolikalt kavandades saab antenni ribalaiust suurendada. Seda tehnikat kasutatakse tavaliselt Yagi-Uda antennides, kus ribalaiuse ja võimenduse suurendamiseks kasutatakse mitut režissööri.
Ava sidumise kasutamine: ava sidumine on tehnika, mis hõlmab plaastri antenni söötmist maapinna või ava kaudu. See meetod aitab vähendada Q -tegurit ja suurendada antenni ribalaiust. Ava sidumine tagab ka parema eraldatuse söödajoone ja kiirgava plaastri vahel, mis võib vähendada soovimatut sidumist ja parandada antenni jõudlust.
Mitme resonantsete tehnikate kasutamine: mitme resonantsed tehnikad hõlmavad plaastri antenni kujundamist, et toetada mitmeid resonantssagedusi. Seda saab saavutada, kasutades erinevate plaastrite kuju, näiteks virnastatud plaastrite või manustatud plaastrite kombinatsiooni või tutvustades plaastrisse täiendavaid resonantselemente, näiteks pesasid või sälku. Resonantsageduste hoolikalt häälestades saab antenni ribalaiust suurendada. Seda lähenemisviisi kasutatakse tavaliselt lairiba antennides, näiteks UWB (ultra-laike riba) antennides, mis töötavad sagedusvahemikus 3,1 kuni 10,6 GHz.
Veel üks tõhus meetod plaastri antennide ribalaiuse suurendamiseks on mitmekihilise või virnastatud konfiguratsiooni kasutamine. Selle lähenemisviisi korral on vertikaalselt virnastatud mitu laiku, eraldatakse erineva lubadusega dielektrilised substraadid. Plaastrite ja dielektriliste kihtide vastastikmõju võib luua täiendavaid resonantse, mille tulemuseks on laiem ribalaius. See tehnika on eriti kasulik rakenduste jaoks, mis nõuavad laias laastuga kompaktseid antenne.
Lisaks võib ebaühtlaste söötmistehnikate kasutamine aidata ka plaastri antennide ribalaiust suurendada. Kasutades kitsendatud või mitme lõikega söödajoont, saab söödajoone ja antenni vahelist impedantsi parendada laiemas sagedusvahemikus. Seda lähenemisviisi saab kombineerida teiste ribalaiuse suurendamise tehnikatega, näiteks parasiitide elementide või avaühendusega, et saavutada veelgi suurem ribalaius.
Järeldus
Patch Antennide ribalaiuse suurendamine on keeruline, kuid saavutatav eesmärk. Kasutades mitmesuguseid projekteerimisstrateegiaid, näiteks paksude dielektriliste substraatide kasutamist, parasiitide elemente, avaühenduse kasutamist ja mitme resonantsete tehnikate kasutamist, saab plaastri antennide ribalaiust märkimisväärselt täiustada. Neid tehnikaid saab kasutada individuaalselt või kombinatsioonis, et saavutada soovitud ribalaius konkreetsete rakenduste jaoks.
Oluline on märkida, et plaastri antennide ribalaiuse suurendamine võib olla muude jõudlusparameetrite, näiteks võimendus, tõhusus ja suurus. Seetõttu tuleks hoolikalt kaaluda taotluse konkreetseid nõudeid ja disainiga seotud kompromisse. Neid tegureid tasakaalustades on võimalik kujundada plaastri antennid soovitud ribalaiuse ja jõudluse omadustega paljude traadita sidesüsteemide jaoks.
