Заттар интернеті (IoT) дәуірінде антенна қарапайым сымнан өте күрделі инженерлік құрамдас бөлікке айналды. Антеннаның соңғы өнімділігі мен сенімділігі оның геометриялық дизайнына (мысалы, бағытталған немесе көп бағытты) ғана емес, сонымен қатар, тереңірек айтқанда, материалтану және дәлдік процестеріне байланысты. оны өндіруде қолданылатын 5G және жоғары жиілікті байланыстың (мысалы, миллиметрлік толқын, mmWave) таралуымен дәстүрлі антенна материалдары күрделі қиындықтарға тап болады. Бұл мақалада маңызды материал таңдаулары, озық өндіріс әдістері және олардың соңғы антенна өнімділігіне әсері қарастырылады.
Критикалық субстрат таңдау: антеннаның тиімділігі мен құнын анықтау
Антенналар әдетте әртүрлі субстраттарға (яғни, ПХД антенналары) үлгілерді басып шығару немесе ою арқылы жасалады. Субстрат материалының диэлектрлік өтімділігі және диэлектрлік жоғалту коэффициенті (жоғалту тангенсі) антеннаның жоғары жиілікті өнімділігі мен үнемділігін анықтайтын негізгі параметрлер болып табылады.
Төмен жиілікті және шығындарға бағытталған таңдау: FR-4
FR-4 (әйнек талшықты ламинат) : Бұл электроника өнеркәсібіндегі ең көп таралған ПХД материалы болып қала береді. Ол маңызды артықшылықтарды ұсынады, соның ішінде ең аз шығындар, жоғары механикалық беріктік және өңдеудің қарапайымдылығы. Дегенмен, 2,4 ГГц-тен асатын жұмыс жиіліктерінде, FR-4 диэлектрлік жоғалту тангенсінің айтарлықтай ұлғаюын көрсетеді, нәтижесінде материал сигнал энергиясын сіңіреді және тиімділікті төмендетеді.
Қолдану аймақтары: Bluetooth антенналары, дәстүрлі Wi-Fi (2,4 ГГц) және кейбір төмен жылдамдықты IoT модулінің антенналары сияқты төмен жиілікті, өнімділігі төмен қолданбалар үшін қолайлы.
Жоғары өнімділік және жоғары жиілікті бағдарланған таңдау: Роджерс, LCP және PTFE
Жоғары өнімді материалдар (Роджерс, LCP, PTFE) : Бұл материалдар өте төмен диэлектрлік шығынды және тұрақты диэлектрлік тұрақтыларды көрсететін жоғары жиілікті және микротолқынды қолданбалар үшін арнайы әзірленген.
LCP (Сұйық кристалды полимер) және PTFE (политетрафторэтилен): 5G миллиметрлік толқын (ммТолқын) жолағындағы Excel (24 ГГц-тен жоғары), жоғары жиілікті беру кезінде сигнал энергиясының жоғалуын азайтады. Олар өнімділігі жоғары, жоғары кірісті mmWave антенналарына қол жеткізу үшін тамаша субстраттар ретінде қызмет етеді.
Ультра миниатюризация және жоғары интеграциялық шешімдер: керамика және LTCC
Керамика/LTCC (төмен температурада қосылатын керамика): керамикалық материалдардың жоғары диэлектрлік өтімділігі дизайнерлерге өте ықшам физикалық өлшемдерде тұрақты резонанстық жиіліктерге қол жеткізуге мүмкіндік береді, бұл қолайлы кіріс пен өткізу қабілеттілігін қамтамасыз етеді.
Қолдану аймақтары: GPS/GNSS модулінің антенналарына, киілетін құрылғыларға және жоғары интеграцияны қажет ететін IoT модулінің антенналарына қолайлы. LTCC технологиясы арқылы күрделі пассивті компоненттерді (сүзгілер мен қосқыштар сияқты) антенна құрылымымен бірге жинауға болады.
Дәл өндіріс процестері: антеннаның құрылымы мен функциясын қалыптастыру
Антеннаны өндіру процестері соңғы дәлдікті, күрделілікті және масштабтылықты анықтайды. Заманауи антенна өндірісі енді дәстүрлі жазық оюмен шектелмейді және үш өлшемді және жоғары интеграцияланған шешімдерге қарай ілгерілеуде.
Дәстүрлі негіз: басып шығару схемасы (ПХБ) өңдеу процесі
Planar Inverted-F Antennas (PIFA), патч антенналары және кең ауқымды массивтер үшін ПХД ою негізгі процесс болып қала береді:
Фотолитография және ою: Инженерлер дәл тасымалдау үшін CAD конструкцияларын пайдаланады , содан кейін артық мыс фольганы кетіру үшін химиялық агенттерді пайдаланады. антенна үлгісін (сәулеленетін элементтер мен қоректендіру желілерін) фотолитография арқылы мыс қапталған ламинатқа
Артықшылықтары мен шектеулері: Бұл процесс үнемді, қайталанатындығы жоғары және жаппай өндіріске жарамды. Дегенмен, ол, ең алдымен шектеледі . жазық құрылымдармен , күрделі қисық беттерде немесе минималды кеңістіктерде антеннаны біріктіруді шектейтін
3D интеграциясының серпіні: лазерлік тікелей құрылымдау (LDS) технологиясы
LDS – екі өлшемдіден үш өлшемдіге дейін антенна құрылымында серпіліске қол жеткізуге мүмкіндік беретін кірістірілген антенналарды (мысалы, смартфондарда, смарт үйлерде және киілетін құрылғыларда) өндірудің негізгі технологиясы:
Принцип: Біріншіден, құрамында лазермен белсендірілетін металл композиттік қоспалары бар арнайы пластмасса инъекциялық қалыпта болады. Содан кейін лазер сәулесі 'шығады' . антенна тізбегінің үлгісін пластикалық бетке Белсендірілген аймақтар жоғары өткізгіш металл антенна элементтерін қалыптастыру үшін кейіннен химиялық жалатылады.
Артықшылықтары: Бұл үш өлшемді құрылымға және антеннаның жоғары интеграциясына қол жеткізеді. Антеннаны құрылғы корпусының күрделі қисық беттеріне тікелей бекітуге болады, бұл құрылғының құнды ішкі кеңістігін айтарлықтай үнемдейді және дизайн икемділігі мен РЖ өнімділігін арттырады.
Антенна дизайнындағы болашақ тенденциялар: конвергенция, интеллект және трансценденция
Антенна технологиясының дамуы бағдарламалық қамтамасыз етуді басқаруды, жетілдірілген қаптаманы және жаңа материалтануды біріктіретін жылдамдауда.
Тренд 1: смарт сәулені қалыптастыру және бағдарламалық құралмен анықталған антенналар (SDA)
Болашақ антенналар енді статикалық аппараттық құрамдас бөліктер болмайды. Көбірек сандық басқару мен өңдеу қуатын (мысалы, Massive MIMO) біріктіру арқылы антенналар 'ақылды' болуда.
Интеллектуалды басқару: бағдарламалық құралмен анықталған антенналар (SDA) нақты уақытта әрбір антенна элементінің фазасы мен амплитудасын реттеу арқылы сәулелену үлгісін динамикалық түрде өзгертеді, бұл өте дәл сәулені қалыптастыруға қол жеткізеді..
Артықшылықтары: Бұл интеллект энергияны тиімдірек және мақсатты тасымалдауға мүмкіндік береді, бұл $5 ext{G}/6 ext{G}$ желінің сыйымдылығын және энергия тиімділігін арттырудың кілті болып табылады.
Тренд 2: Материал мен құрылымның экстремалды интеграциясы (AiP)
Дәстүрлі ПХД арқылы берілетін жоғары жиілікті сигналдардың елеулі сигнал жоғалуын еңсеру үшін сала неғұрлым тығыз интеграцияланған шешімдерге ауысады:
Пакеттегі антенна (AiP): Миллиметрлік толқынды антенна массивтері (AiP) антенна элементтерін тікелей чип бумасының ішінде немесе RF Front-End чипіне бірден іргелес жобалайды және біріктіреді.
Артықшылықтары: Бұл жоғары жиілікті сигналдарды беру жолын күрт қысқартады, дәстүрлі ПХД-да жоғары жиілікті сигнал жоғалу мәселесін шешеді және миниатюрленген, қуаты төмен миллиметрлік толқынды модульдерді жүзеге асырудың жалғыз өміршең жолы болып табылады.
Тренд 3: Қоршаған ортаға бейімделу және метаматериалдар
Қоршаған ортаға бейімделу: Антенналар аса жоғары температура, жоғары ылғалдылық және қатты діріл (мысалы, өнеркәсіптік IoT және аэроғарыштық қолданбалар үшін) сияқты қатаңырақ орталарға төтеп беруге арналған.
Метаматериалдық серпіліс: зерттеулер метаматериалдардағы электромагниттік толқындарды басқару үшін табиғи заттардың электромагниттік қасиеттерін емес, жасанды түрде жасалған құрылымдарды пайдалануды зерттейді. Бұл технология антенна өлшемі мен өткізу қабілеттілігінің дәстүрлі физикалық шектеулерін бұзып, өнімділікте түбегейлі серпіліске қол жеткізуі мүмкін.жұқарақ, кең жолақты «көрінбейтін» антенналарды өндіру сияқты
