ເສົາອາກາດແມ່ນອົງປະກອບທີ່ສໍາຄັນຂອງລະບົບການສື່ສານໄຮ້ສາຍ. ພວກເຂົາເຈົ້າມີຄວາມຮັບຜິດຊອບສໍາລັບການສົ່ງແລະຮັບສັນຍານວິທະຍຸ, ທີ່ຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຕ່າງໆ, ລວມທັງ Wi-Fi, Bluetooth, ເຄືອຂ່າຍໂທລະສັບມືຖື, ແລະການສື່ສານດາວທຽມ. ແບນວິດຂອງເສົາອາກາດແມ່ນຕົວກໍານົດການທີ່ສໍາຄັນທີ່ກໍານົດປະສິດທິພາບແລະຄວາມເຫມາະສົມສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກສະເພາະ. ບົດຄວາມນີ້ຈະສໍາຫຼວດຍຸດທະສາດສໍາລັບການເພີ່ມແບນວິດຂອງເສົາອາກາດ patch, ເຊິ່ງຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງເນື່ອງຈາກການຕ່ໍາ profile ຂອງເຂົາເຈົ້າແລະຄວາມງ່າຍຂອງ fabrication.
ຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບສາຍອາກາດ patch ແລະແບນວິດຂອງພວກເຂົາສິ່ງທ້າທາຍໃນການເພີ່ມແບນວິດຍຸດທະສາດການອອກແບບສໍາລັບການເພີ່ມແບນວິດສະຫຼຸບ
ເຂົ້າໃຈເສົາອາກາດ patch ແລະແບນວິດຂອງເຂົາເຈົ້າ
Patch antennas ແມ່ນປະເພດຂອງສາຍອາກາດ microstrip ທີ່ປະກອບດ້ວຍ patch radiating ຢູ່ຂ້າງຫນຶ່ງຂອງ substrate dielectric ແລະຍົນດິນໃນອີກດ້ານຫນຶ່ງ. ພວກມັນຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນລະບົບການສື່ສານໄຮ້ສາຍເນື່ອງຈາກໂປຣໄຟລ໌ຕ່ໍາ, ນ້ໍາຫນັກເບົາ, ແລະຄວາມສະດວກໃນການຜະລິດ. ເສົາອາກາດ Patch ສາມາດຖືກອອກແບບໃນຮູບຮ່າງຕ່າງໆ, ເຊັ່ນ: ສີ່ຫລ່ຽມ, ວົງ, ແລະຮູບຮີ, ເພື່ອໃຫ້ເຫມາະສົມກັບການນໍາໃຊ້ສະເພາະ.
ແບນວິດຂອງເສົາອາກາດ patch ຖືກກໍານົດເປັນຊ່ວງຄວາມຖີ່ຂອງສາຍອາກາດທີ່ເຮັດວຽກຢ່າງມີປະສິດທິພາບ. ມັນໄດ້ຖືກວັດແທກໂດຍປົກກະຕິເປັນຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງຈຸດຄວາມຖີ່ເທິງແລະຕ່ໍາທີ່ການສູນເສຍກັບຄືນຂອງເສົາອາກາດແມ່ນຫຼາຍກ່ວາ 10 dB. ແບນວິດທີ່ສູງຂຶ້ນຊ່ວຍໃຫ້ເສົາອາກາດສາມາດເຮັດວຽກໄດ້ໃນຂອບເຂດຄວາມຖີ່ທີ່ກວ້າງຂວາງ, ເຊິ່ງເປັນສິ່ງຈໍາເປັນສໍາລັບລະບົບການສື່ສານທີ່ທັນສະໄຫມທີ່ຕ້ອງການອັດຕາຂໍ້ມູນສູງແລະສະຫນັບສະຫນູນແຖບຄວາມຖີ່ຫຼາຍ.
ເສົາອາກາດ Patch ແມ່ນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກສໍາລັບແບນວິດແຄບຂອງພວກເຂົາ, ເຊິ່ງໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນຫນ້ອຍກວ່າ 5% ຂອງຄວາມຖີ່ສູນກາງ. ຂໍ້ຈໍາກັດນີ້ແມ່ນຕົ້ນຕໍເນື່ອງຈາກຂະຫນາດນ້ອຍຂອງ patch radiating, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ປັດໄຈທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ (Q) ແລະ, ດັ່ງນັ້ນ, bandwidth ແຄບ. ປັດໃຈຈໍານວນຫນຶ່ງມີອິດທິພົນຕໍ່ແບນວິດຂອງສາຍອາກາດ patch, ລວມທັງ substrate dielectric, ຂະຫນາດແລະຮູບຮ່າງຂອງ patch, ແລະກົນໄກການໃຫ້ອາຫານ.
ສິ່ງທ້າທາຍໃນການເພີ່ມແບນວິດ
ການເພີ່ມແບນວິດຂອງເສົາອາກາດ patch ແມ່ນເປັນວຽກທີ່ທ້າທາຍອັນເນື່ອງມາຈາກການຊື້ຂາຍ offs ປະກົດຂຶ້ນລະຫວ່າງແບນວິດ, ເພີ່ມ, ປະສິດທິພາບ, ແລະຂະຫນາດ. ແບນວິດແຄບຂອງເສົາອາກາດ patch ຕົ້ນຕໍແມ່ນຍ້ອນປັດໃຈທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງຂອງພວກເຂົາ (Q), ເຊິ່ງເປັນຕົວວັດແທກພະລັງງານທີ່ເກັບໄວ້ໃນເສົາອາກາດທຽບກັບພະລັງງານທີ່ສູນເສຍໄປ. ຄ່າ Q ທີ່ສູງຂຶ້ນເຮັດໃຫ້ແບນວິດແຄບລົງ, ໃນຂະນະທີ່ຄ່າ Q ຕ່ໍາເຮັດໃຫ້ແບນວິດກວ້າງຂຶ້ນ.
ປັດໃຈຈໍານວນຫນຶ່ງປະກອບສ່ວນໃຫ້ Q ສູງຂອງເສົາອາກາດ patch, ລວມທັງ substrate dielectric, ຂະຫນາດແລະຮູບຮ່າງຂອງ patch, ແລະກົນໄກການໃຫ້ອາຫານ. ທາງເລືອກຂອງຊັ້ນຍ່ອຍ dielectric ແມ່ນສໍາຄັນ, ຍ້ອນວ່າມັນກໍານົດຄ່າຄົງທີ່ dielectric ທີ່ມີປະສິດທິພາບແລະການສູນເສຍ tangent ຂອງເສົາອາກາດ. Substrates ທີ່ມີ tangent ການສູນເສຍຕ່ໍາແລະ dielectric ຄົງທີ່ສູງແມ່ນມັກ, ແຕ່ພວກມັນມັກຈະເຮັດໃຫ້ຂະຫນາດຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າແລະສູງກວ່າ Q.
ຂະຫນາດແລະຮູບຮ່າງຂອງ patch ຍັງມີບົດບາດສໍາຄັນໃນການກໍານົດແບນວິດ. ແຜ່ນແພທີ່ໃຫຍ່ກວ່າມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະມີ Q ຕ່ໍາແລະແບນວິດກວ້າງກວ່າ, ແຕ່ພວກມັນບໍ່ເຫມາະສົມສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ຫນາແຫນ້ນ. ກົນໄກການໃຫ້ອາຫານ, ເຊັ່ນ coaxial probe, microstrip line, ຫຼື aperture coupling, ຍັງສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ແບນວິດໂດຍການນໍາສະເຫນີການສູນເສຍເພີ່ມເຕີມແລະ resonances.
ນອກເໜືອໄປຈາກປັດໃຈເຫຼົ່ານີ້, ການເຊື່ອມໂຍງເຊິ່ງກັນແລະກັນລະຫວ່າງຫຼາຍແພັກເກັດໃນການຕັ້ງຄ່າອາເຣຍັງສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ແບນວິດໄດ້. ປະຕິສໍາພັນລະຫວ່າງແຜ່ນຕິດກັນສາມາດນໍາໄປສູ່ການປ່ຽນແປງຂອງຮູບແບບຄົງທີ່ dielectric ແລະຮັງສີທີ່ມີປະສິດທິພາບ, ເຊິ່ງສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ການປະຕິບັດໂດຍລວມຂອງອາເລເສົາອາກາດ.
ຍຸດທະສາດການອອກແບບເພື່ອເສີມຂະຫຍາຍແບນວິດ
ຍຸດທະສາດການອອກແບບຫຼາຍອັນສາມາດຖືກນຳໃຊ້ເພື່ອເພີ່ມແບນວິດຂອງເສົາອາກາດ patch. ຍຸດທະສາດເຫຼົ່ານີ້ລວມມີການໃຊ້ສານຍ່ອຍ dielectric ຫນາ, ການລວມເອົາອົງປະກອບຂອງແມ່ກາຝາກ, ການໃຊ້ຄູ່ກັບຮູຮັບແສງ, ແລະການນໍາໃຊ້ເຕັກນິກຫຼາຍ resonant.
ການນໍາໃຊ້ຊັ້ນຍ່ອຍ dielectric ຫນາ: ຫນຶ່ງໃນວິທີທີ່ງ່າຍທີ່ສຸດທີ່ຈະເພີ່ມແບນວິດຂອງສາຍອາກາດ patch ແມ່ນການນໍາໃຊ້ substrate dielectric ຫນາ. ແຜ່ນຮອງທີ່ໜາກວ່າຈະຫຼຸດປັດໄຈ Q ຂອງເສົາອາກາດ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ແບນວິດກວ້າງຂຶ້ນ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ວິທີການນີ້ອາດຈະເຮັດໃຫ້ຂະຫນາດເພີ່ມຂຶ້ນແລະປະສິດທິພາບຫຼຸດລົງ, ເຊິ່ງອາດຈະບໍ່ເຫມາະສົມກັບທຸກຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ.
ການລວມເອົາອົງປະກອບຂອງກາຝາກ: ອົງປະກອບຂອງກາຝາກ, ເຊັ່ນ: ຜູ້ອໍານວຍການແລະຕົວສະທ້ອນ, ສາມາດຖືກເພີ່ມໃສ່ສາຍອາກາດ patch ເພື່ອເພີ່ມແບນວິດຂອງມັນ. ອົງປະກອບເຫຼົ່ານີ້ບໍ່ໄດ້ເຊື່ອມຕໍ່ໂດຍກົງກັບສາຍອາຫານແຕ່ມີປະຕິສໍາພັນກັບແຜ່ນ radiating ໂດຍຜ່ານການເຊື່ອມຕໍ່ແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ. ໂດຍການອອກແບບຢ່າງລະອຽດກ່ຽວກັບຄວາມຍາວແລະຊ່ອງຫວ່າງຂອງອົງປະກອບຂອງແມ່ກາຝາກ, ແບນວິດຂອງເສົາອາກາດສາມາດເພີ່ມຂຶ້ນ. ເຕັກນິກນີ້ແມ່ນຖືກນໍາໃຊ້ທົ່ວໄປໃນເສົາອາກາດ Yagi-Uda, ບ່ອນທີ່ຜູ້ອໍານວຍການຫຼາຍຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເພີ່ມແບນວິດແລະເພີ່ມ.
ການໃສ່ຄູ່ກັບຮູຮັບແສງ: ການເຊື່ອມຮູຮັບແສງແມ່ນເຕັກນິກໜຶ່ງທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການໃຫ້ສາຍອາກາດຂອງສາຍອາກາດຜ່ານຊ່ອງສຽບ ຫຼື ຮູຮັບແສງຢູ່ໃນຍົນພື້ນດິນ. ວິທີນີ້ສາມາດຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນປັດໄຈ Q ແລະເພີ່ມແບນວິດຂອງເສົາອາກາດ. aperture coupling ຍັງສະຫນອງການປັບປຸງການໂດດດ່ຽວລະຫວ່າງສາຍ feed ແລະ radiating patch, ເຊິ່ງສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການ coupling ທີ່ບໍ່ຕ້ອງການແລະປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງເສົາອາກາດ.
ການນໍາໃຊ້ເຕັກນິກຫຼາຍ resonant: ເຕັກນິກຫຼາຍ resonant ກ່ຽວຂ້ອງກັບການອອກແບບເສົາອາກາດ patch ເພື່ອສະຫນັບສະຫນູນຄວາມຖີ່ resonant ຫຼາຍ. ນີ້ສາມາດເຮັດໄດ້ໂດຍການນໍາໃຊ້ການປະສົມປະສານຂອງຮູບຮ່າງ patch ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເຊັ່ນ: patches stacked ຫຼື patches ຝັງ, ຫຼືໂດຍການນໍາສະເຫນີອົງປະກອບ resonant ເພີ່ມເຕີມ, ເຊັ່ນ: ຊ່ອງສຽບຫຼື notches, ເຂົ້າໄປໃນ patch ໄດ້. ໂດຍການປັບຄວາມຖີ່ຂອງການສະທ້ອນຢ່າງລະມັດລະວັງ, ແບນວິດຂອງເສົາອາກາດສາມາດເພີ່ມຂຶ້ນ. ວິທີການນີ້ແມ່ນຖືກນໍາໃຊ້ທົ່ວໄປໃນສາຍອາກາດກວ້າງ, ເຊັ່ນສາຍອາກາດ UWB (Ultra-Wideband), ເຊິ່ງເຮັດວຽກໃນໄລຍະຄວາມຖີ່ຂອງ 3.1 ຫາ 10.6 GHz.
ອີກວິທີຫນຶ່ງທີ່ມີປະສິດທິພາບສໍາລັບການເພີ່ມແບນວິດຂອງເສົາອາກາດ patch ແມ່ນການໃຊ້ການຕັ້ງຄ່າຫຼາຍຊັ້ນຫຼື stacked. ໃນວິທີການນີ້, ຫຼາຍແຜ່ນແມ່ນ stacked ໃນແນວຕັ້ງ, ແຍກໂດຍ substrates dielectric ທີ່ມີ permittivities ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ປະຕິສໍາພັນລະຫວ່າງ patches ແລະຊັ້ນ dielectric ສາມາດສ້າງ resonances ເພີ່ມເຕີມ, ເຮັດໃຫ້ແບນວິດກວ້າງ. ເຕັກນິກນີ້ແມ່ນເປັນປະໂຫຍດໂດຍສະເພາະສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ຕ້ອງການສາຍອາກາດຫນາແຫນ້ນທີ່ມີແບນວິດກວ້າງ.
ນອກຈາກນັ້ນ, ການນໍາໃຊ້ເຕັກນິກການໃຫ້ອາຫານທີ່ບໍ່ເປັນເອກະພາບຍັງສາມາດຊ່ວຍເພີ່ມແບນວິດຂອງເສົາອາກາດ patch. ໂດຍການໃຊ້ສາຍຟີດແບບ tapered ຫຼືຫຼາຍພາກ, ການຈັບຄູ່ impedance ລະຫວ່າງສາຍ feed ແລະເສົາອາກາດສາມາດໄດ້ຮັບການປັບປຸງໃນໄລຍະຄວາມຖີ່ກ້ວາງ. ວິທີການນີ້ສາມາດຖືກລວມເຂົ້າກັບເຕັກນິກການເພີ່ມປະສິດທິພາບແບນວິດອື່ນໆ, ເຊັ່ນ: ອົງປະກອບຂອງກາຝາກຫຼືການ coupling aperture, ເພື່ອບັນລຸແບນວິດຫຼາຍກວ່າເກົ່າ.
ສະຫຼຸບ
ການເພີ່ມແບນວິດຂອງເສົາອາກາດ patch ເປັນເປົ້າຫມາຍທີ່ທ້າທາຍແຕ່ສາມາດບັນລຸໄດ້. ໂດຍການໃຊ້ກົນລະຍຸດການອອກແບບຕ່າງໆ, ເຊັ່ນ: ການໃຊ້ substrates dielectric ຫນາ, ການລວມເອົາອົງປະກອບຂອງແມ່ກາຝາກ, ການໃຊ້ຄູ່ກັບຮູຮັບແສງ, ແລະການນໍາໃຊ້ເຕັກນິກຫຼາຍ resonant, bandwidth ຂອງເສົາອາກາດ patch ສາມາດປັບປຸງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ເຕັກນິກເຫຼົ່ານີ້ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເປັນສ່ວນບຸກຄົນຫຼືປະສົມປະສານເພື່ອບັນລຸແບນວິດທີ່ຕ້ອງການສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກສະເພາະ.
ມັນເປັນສິ່ງສໍາຄັນທີ່ຈະສັງເກດວ່າການເພີ່ມແບນວິດຂອງເສົາອາກາດ patch ອາດຈະມາໃນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງຕົວກໍານົດການການປະຕິບັດອື່ນໆ, ເຊັ່ນ: ການເພີ່ມ, ປະສິດທິພາບ, ແລະຂະຫນາດ. ດັ່ງນັ້ນ, ຄວນພິຈາລະນາຢ່າງລະມັດລະວັງກ່ຽວກັບຂໍ້ກໍານົດສະເພາະຂອງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກແລະການຄ້າຂາຍທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການອອກແບບ. ໂດຍການດຸ່ນດ່ຽງປັດໃຈເຫຼົ່ານີ້, ມັນເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະອອກແບບເສົາອາກາດ patch ດ້ວຍແບນວິດທີ່ຕ້ອງການແລະຄຸນລັກສະນະການປະຕິບັດສໍາລັບລະບົບການສື່ສານໄຮ້ສາຍທີ່ຫລາກຫລາຍ.
