Working Principles ng FPC at PCB Embedded Patch Antennas

Ang mga naka-embed na antenna sa mga PCB ay isang karaniwang solusyon sa mga wireless na device. Ang mga ito ay madaling idisenyo at paggawa, at maaari silang ilagay saanman sa PCB. Gayunpaman, ang mga naka-embed na antenna ng PCB ay masyadong sensitibo sa kapaligiran, na maaaring makaapekto sa kanilang pagganap. I-explore ng artikulong ito ang mga prinsipyong gumagana ng FPC at PCB na naka-embed na patch antenna, ang mga kalamangan at kahinaan ng mga ito, at kung ano ang dapat isaalang-alang kapag nagdidisenyo ng wireless device na may naka-embed na antenna.

Ano ang patch antenna? Ang prinsipyo ng pagtatrabaho ng patch antennaMga kalamangan at kawalan ng patch antennaMga salik na dapat isaalang-alang kapag nagdidisenyo ng patch antennaKonklusyon

Ano ang patch antenna?

Ang patch antenna ay isang uri ng antenna na binubuo ng flat, rectangular metal patch na naka-mount sa isang substrate. Ang substrate ay karaniwang gawa sa isang dielectric na materyal, tulad ng FR4 o Rogers, na tumutulong upang ihiwalay ang patch mula sa ground plane. Ang patch ay karaniwang pinapakain ng isang microstrip line o isang coaxial cable, at maaari itong maging isang dipole o isang monopole.

Ang mga patch antenna ay napakapopular dahil madali itong gawin at maaaring gawing napakaliit. Kadalasang ginagamit ang mga ito sa mga wireless na device, tulad ng mga cell phone, tablet, at laptop. Ginagamit din ang mga patch antenna sa mga satellite communication at GPS system.

Prinsipyo ng pagtatrabaho ng isang patch antenna

Kapag ang patch antenna ay pinapakain ng RF signal, ang kasalukuyang nasa patch ay nagiging sanhi ng pag-radiate ng patch ng mga electromagnetic wave. Ang hugis at sukat ng patch ay tumutukoy sa dalas kung saan ang antenna ay tatatak. Tinutukoy din ng patch ang polarization ng radiated waves, na maaaring maging linear o circular.

Ang materyal at kapal ng substrate ay nakakaapekto rin sa pagganap ng antenna. Ang mas makapal na substrate ay magreresulta sa mas mababang resonant frequency, habang ang mas manipis na substrate ay magreresulta sa mas mataas na frequency. Ang dielectric constant ng substrate material ay makakaapekto rin sa resonant frequency at bandwidth ng antenna.

Ang mga patch antenna ay karaniwang idinisenyo upang gumana sa isang partikular na frequency, na tinutukoy ng laki at hugis ng patch. Maaaring iakma ang dalas sa pamamagitan ng pagpapalit ng haba ng microstrip feed line o sa pamamagitan ng pagdaragdag ng tuning stub sa feed line.

Mga kalamangan at kawalan ng mga patch antenna

Mga kalamangan

Ang mga patch antenna ay napakapopular dahil madali itong gawin at maaaring gawing napakaliit. Ang mga ito ay masyadong maraming nalalaman at maaaring magamit para sa iba't ibang mga aplikasyon. Ang mga patch antenna ay medyo mura rin kumpara sa ibang mga uri ng antenna.

Mga disadvantages

Ang isa sa mga pangunahing kawalan ng mga patch antenna ay ang mga ito ay napaka-sensitibo sa kapaligiran. Ang pagganap ng antena ay maaaring maapektuhan ng mga nakapaligid na bagay, tulad ng mga dingding, kasangkapan, at maging ang mga tao. Ang mga patch antenna ay napakasensitibo din sa dielectric na materyal na ginagamit para sa substrate. Kung ang dielectric constant ng substrate ay hindi tumugma sa resonant frequency ng antenna, ang pagganap ay mababawasan.

Mga salik na dapat isaalang-alang kapag nagdidisenyo ng patch antenna

Mayroong ilang mga kadahilanan na dapat isaalang-alang kapag nagdidisenyo ng isang patch antenna, kabilang ang dalas ng operasyon, ang bandwidth, ang nakuha, ang kahusayan, at ang pattern ng radiation.

Dalas ng operasyon

Ang dalas ng operasyon ay ang pinakamahalagang salik na dapat isaalang-alang kapag nagdidisenyo ng patch antenna. Ang laki at hugis ng patch ay tutukuyin ang dalas kung saan ang antenna ay tatatak. Maaaring iakma ang dalas sa pamamagitan ng pagpapalit ng haba ng microstrip feed line o sa pamamagitan ng pagdaragdag ng tuning stub sa feed line.

Bandwidth

Ang bandwidth ng isang patch antenna ay ang hanay ng mga frequency kung saan epektibong gagana ang antenna. Ang bandwidth ay karaniwang napakakitid, sa pagkakasunud-sunod ng 1% hanggang 2%. Gayunpaman, maaari itong madagdagan sa pamamagitan ng paggamit ng mas makapal na substrate o sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga elemento ng parasitiko sa antena.

Makakuha

Ang nakuha ng isang patch antenna ay isang sukatan kung gaano kahusay ang antenna ay mag-radiate o makakatanggap ng mga electromagnetic wave. Ang pakinabang ay karaniwang napakataas, sa pagkakasunud-sunod ng 10 dBi hanggang 20 dBi. Gayunpaman, maaari itong madagdagan sa pamamagitan ng paggamit ng mas malaking patch o sa pamamagitan ng pagdaragdag ng reflector sa antenna.

Kahusayan

Ang kahusayan ng isang patch antenna ay isang sukatan ng kung gaano karami ng input power ang na-convert sa radiated power. Ang kahusayan ay karaniwang napakataas, sa pagkakasunud-sunod ng 90% hanggang 95%. Gayunpaman, maaari itong bawasan sa pamamagitan ng paggamit ng isang lossy substrate o sa pamamagitan ng pagdaragdag ng resistive loading sa antenna.

Pattern ng radiation

Ang radiation pattern ng patch antenna ay isang sukatan kung paano mag-radiate o makakatanggap ang antenna ng mga electromagnetic wave sa iba't ibang direksyon. Ang pattern ng radiation ay karaniwang napakadirektiba, ibig sabihin, ang antenna ay magliliwanag o makakatanggap ng pinakamahusay sa isang partikular na direksyon. Gayunpaman, maaari itong gawing mas omnidirectional sa pamamagitan ng paggamit ng mas malaking patch o sa pamamagitan ng pagdaragdag ng reflector sa antenna.

Konklusyon

Ang mga patch antenna ay isang popular na pagpipilian para sa mga wireless na device dahil ang mga ito ay madaling gawin at maaaring gawing napakaliit. Gayunpaman, napakasensitibo din nila sa kapaligiran, na maaaring makaapekto sa kanilang pagganap. Kapag nagdidisenyo ng wireless device na may naka-embed na antenna, mahalagang isaalang-alang ang dalas ng operasyon, ang bandwidth, ang nakuha, ang kahusayan, at ang pattern ng radiation. Mahalaga rin na pumili ng materyal na substrate na tumutugma sa resonant frequency ng antenna. Sa pamamagitan ng pagsasaalang-alang sa mga salik na ito, posibleng magdisenyo ng isang wireless na aparato na may naka-embed na antenna na gagana nang mahusay sa iba't ibang mga kapaligiran.