Антене су важне компоненте система бежичних комуникација. Они су одговорни за пренос и примање радио сигнала који се користе за различите апликације, укључујући Ви-Фи, Блуетоотх, мобилне мреже и сателитску комуникацију. Ширина појаса антене је критични параметар који одређује њен учинак и подобност за одређене апликације. Овај чланак ће истражити стратегије за повећање пропусне ширине патцх антена, који се широко користи због свог ниског профила и лакоће израде.
Разумевање патцх антена и њихових опсега ширине у повећању стратегија опсега опсега за унапређење опсега опсега
Разумевање патцх антена и њихов опсег ширине
Патцх антене су врста микротрачке антене која се састоји од зрачења закрпа на једној страни диелектричне подлоге и млевене равнине са друге стране. Широко се користе у бежичним комуникацијским системима због њиховог ниског профила, лагане и лакоће израде. Патцх антене се могу дизајнирати у различитим облицима, као што су правоугаони, кружни и елиптични, који одговарају одређеним апликацијама.
Ширина појаса закрпе је дефинисана као фреквенцијски опсег над којим антеном делује ефикасно. Обично се мери као разлика између горњих и нижих фреквенцијских тачака на којима је повратни губитак антене већи од 10 дБ. Виши опсег опсега омогућава антене да ради у ширем распону фреквенција, што је неопходно за модерне комуникационе системе који захтевају високе стопе података и подржавају више фреквенцијских опсега.
Патцх антене су познате по својој уском ширину појаса, што је обично мање од 5% централне фреквенције. Ово ограничење је пре свега због мале величине закрпе зрачења, што резултира висококвалитетним фактором (К) и, према томе, уској пропусности ширине. Неколико фактора утиче на пропусност антена, укључујући диелектричну подлогу, величину и облик закрпе и механизам за храњење.
Изазови у повећању пропусне ширине
Повећање пропусне ширине патцх антена је изазован задатак због инхерентних компромиса између пропусне ширине, повећања, ефикасности и величине. Уска ширина појаса закрпе првенствено је због свог висококвалитетног фактора (К), што је мерило енергије сачуване у антени у односу на изгубљену енергију. Већа К Вредност резултата у ужим опсег, док нижа К вредности води у шири опсег опсега.
Неколико фактора доприносе високим к патцх антена, укључујући диелектричну подлогу, величину и облик закрпе и механизам за храњење. Избор диелектричне подлоге је критичан, јер одређује ефикасну диелектричну константну и губитак тангенте антене. Пожељне су подлоге са ниским губитком тангента и високим диелектричним константом, али често резултирају мањим величином и вишима?
Величина и облик закрпе такође играју значајну улогу у одређивању пропусности. Веће закрпе имају тенденцију да имају нижу К и шири пропусност, али су мање погодни за компактне апликације. Механизам за храњење, као што је коаксијална сонда, микротрип линија или спојница бленде, такође може утицати на опсег ширине увођењем додатних губитака и резонанца.
Поред ових фактора, међусобна спојница између више закрпа у конфигурацији низа такође може утицати на опсег ширине. Интеракција између суседних закрпа може довести до промена у ефективном диелектричном константном и зрачном узорку, што може утицати на укупни рад антенског низа.
Стратегије дизајна за унапређење пропусне ширине
Неколико стратегија дизајна може се користити за побољшање пропусности патцх антена. Ове стратегије укључују коришћење дебљине диелектричних подлога, који укључују паразитске елементе, користећи спајање отвора бленде и користећи више-резонантне технике.
Коришћење дебљине диелектричних подлога: Једно од најједноставнијих начина за повећање пропусне ширине патцх антене је употреба дебљине диелектричне подлоге. Дебљи супстрат смањује К фактор антене, што резултира ширим ширином опсега. Међутим, овај приступ може довести до повећане величине и смањене ефикасности, што можда није погодно за све апликације.
Укључивање паразитских елемената: паразитски елементи, као што су директори и рефлектори, могу се додати у патцх антену да би побољшали његову ширину појаса. Ови елементи нису директно повезани са водоводом, већ комуницирају са зрачењем закрпа кроз електромагнетни спојница. Пажљиво осмишљавањем дужине и размака паразитских елемената, појачана је опсег антене. Ова техника се обично користи у Иаги-УДА антенама, где се више директора користи за повећање пропусности и добитак.
Употреба спајања отвора бленде: Спојка бленде је техника која укључује храњење антене закрпу кроз утор или отвор у земљи. Ова метода може помоћи у смањењу К фактора и повећати опсег антене. Спојница бленде такође омогућава побољшану изолацију између линије за напајање и закрпу за зрачење, што може умањити нежељену спојку и побољшати перформансе антене.
Користећи више-резонантне технике: Мулти-резонантне технике укључују дизајн патцх антене за подршку више резонантних фреквенција. То се може постићи коришћењем комбинације различитих облика закрпа, као што су сложене закрпе или уграђене закрпе или увођењем додатних резонантних елемената, попут слотова или зареза, у закрпу. Пажљиво подешавање резонантних фреквенција, опсег антене може се повећати. Овај приступ се обично користи у широкопојасним антенама, као што су Антене УВБ (ултра-широкопојасни), који делују преко фреквенцијског опсега од 3,1 до 10,6 ГХз.
Друга ефикасна метода за повећање пропусне ширине патцх антена је употреба вишеслојне или сложене конфигурације. У овом приступу, више мрље се постављају вертикално, одвојене диелектричним подлозима са различитим дозволама. Интеракција између закрпа и диелектричних слојева може створити додатне резонанције, што резултира ширим ширином опсега. Ова техника је посебно корисна за апликације које захтевају компактне антене са широком ширином опсега.
Поред тога, употреба неједнакостих техника храњења такође може помоћи у повећању пропусности антена. Коришћујући конусну или вишесекторску феедну линију, импеданција која се подудара између водоводне линије и антене може се побољшати током ширег фреквенцијског опсега. Овај приступ се може комбиновати са другим техникама побољшања пропусности, као што су паразитски елементи или спојница бленде, да би се постигла још већа ширина појаса.
Закључак
Повећање пропусне ширине патцх антена је изазован, али постигнут циљ. Поштовањем различитих стратегија дизајна, као што су коришћење дебљине диелектричних подлога, који укључују паразитске елементе, користећи спајање отвора бленде и користећи више-резонантне технике, пропусност од патцх антена може се значајно побољшати. Ове технике се могу користити појединачно или у комбинацији за постизање жељене пропусне ширине за одређене апликације.
Важно је напоменути да је повећање пропусне патцх антене може доћи по трошковима осталих параметара перформанси, као што су добитак, ефикасност и величину. Стога, пажљиво разматрање треба дати специфичним захтевима апликације и компромиса који су укључени у дизајн. Балансирањем ових фактора могуће је дизајнирати патцх антене са жељеним знаковима ширине пропусности и перформанси за широк спектар бежичних комуникацијских система.
