Mikrostripas antenas barošanas metodes: veidi un izvēle

Kas ir mikrostripas antenas padeve?

Padeves josla savieno RF avotu vai uztvērēju ar izstarojošo plāksteri, vienlaikus pārveidojot sistēmas impedanci antenas ieejas impedancē. Praktiskā konstrukcijā padeves josla ir antenas daļa, nevis atsevišķa detaļa. Tās ģeometrija maina strāvas sadalījumu, rezonanses frekvenci, atstarošanas zudumus, izmantojamo joslas platumu un nevēlamo starojumu.

Mikrolentu antenu padeves parasti iedala tiešā kontakta metodēs un elektromagnētiski savienotās metodēs. Mikrolentu līniju un koaksiālo zonžu padeves nodrošina tiešu elektrisko kontaktu ar plāksteri. Ar apertūru savienotās un tuvuma savienotās padeves pārnes enerģiju, izmantojot elektromagnētisko savienojumu, un parasti izmanto vairāk nekā vienu substrāta slāni.

Četras galvenās mikrostripas antenas barošanas metodes

1. Mikrostripas līnijas padeve

Mikrostripas līnijas padevē drukāta pārraides līnija ir tieši savienota ar plāksteri. Līniju un plāksteri var izgatavot uz viena un tā paša substrāta vienā PCB procesā, padarot šo metodi vienkāršu, zema profila un piemērotu lētai ražošanai un daudziem drukātiem masīviem.

Impedances saskaņošanu var regulēt, mainot padeves līnijas platumu, izmantojot ieliktni, pievienojot ceturtdaļviļņu transformatoru vai optimizējot līnijas un ielāpa savienojumu. Galvenais ierobežojums ir tas, ka padeves līnija arī izstaro. Šis neīstais starojums var ietekmēt šķērspolarizāciju un starojuma modeli, īpaši, ja substrāts ir relatīvi biezs vai padeves tīkls ir garš.

2. Koaksiālā zondes padeve

Koaksiālā zondes padeve iet caur iezemējuma plakni un substrātu. Koaksiālais ārējais vadītājs ir savienots ar iezemējuma plakni, bet iekšējais vadītājs ir savienots ar ielāpu. Zondes pozīcijas pārvietošana nodrošina ērtu veidu, kā izvēlēties vēlamo ieejas pretestību, neuzspiežot padeves līniju uz izstarojošās virsmas.

Šī metode piedāvā elastīgu padeves punkta izvietojumu un kopumā zemu padeves līnijas starojumu, taču tai nepieciešama urbšana un uzticams elektriskais savienojums. Gara zonde rada induktivitāti, tāpēc veiktspēja var pasliktināties, ja substrāti ir elektriski biezi vai ja frekvences ir augstākas. Tāpēc galīgajā modelī jāiekļauj savienotāja ģeometrija, lodējuma apjoms un ražošanas pielaide.

3. Ar apertūru savienota padeve

Atveru savienojuma padeves gadījumā pārvades līnija atrodas zem iezemētās plates, bet plāksteris – virs tās. Enerģija plūst caur spraugu iezemētajā platē. Tā kā iezemētā plate atdala padeves tīklu no izstarojošā plākšņa, šis izkārtojums nodrošina labu padeves un radiatora izolāciju un var samazināt nevēlamo padeves starojumu.

Sasaisti un saskaņošanu ietekmē rievas izmēri, rievas pozīcija, padeves līnijas atzars, substrāta biezums un dielektriskās konstantes. Atveres sasaiste var atbalstīt plašāku joslas platumu nekā daudzas tiešās padeves, taču tai ir nepieciešama daudzslāņu struktūra un precīza līnijas, rievas un plākstera izlīdzināšana.

4. Tuvuma savienota padeve

Tuvuma savienojuma barošanā, ko sauc arī par elektromagnētiski savienotu barošanu, mikrolentes līnija tiek novietota zem ielāpa un atdalīta no tā ar dielektrisku slāni. Līnija daļēji pārklājas ar ielāpu, un enerģija tiek pārnesta caur elektromagnētisko lauku. Nav tieša elektriskā savienojuma un nav spraugas iezemējuma plaknē.

Pārklāšanās garums, līnijas pozīcija, substrāta īpašības un slāņa biezums kontrolē sasaisti. Šī metode var nodrošināt plašu impedances joslas platumu un zemu blakusstarojumu, taču divslāņu struktūra ir biezāka un jutīgāka pret izlīdzināšanas un savienojuma pielaidēm.

Mikrostripas antenu barošanas metožu salīdzinājums

Barošanas metode	Tipisks joslas platuma potenciāls	Izgatavošana	Barības starojums / izolācija	Vispiemērotākais
Mikrostripas līnija	Šaura līdz mērena	Vienkārša, viena slāņa PCB	Vairāk barošanas līnijas starojuma	Zema profila, lēti drukāti dizaini un masīvi
Koaksiālā zonde	Šaura līdz mērena	Urbšana un vertikāls savienojums	Zems barošanas līnijas starojums	Elastīga viena elementa padeves punkta regulēšana
Apertūras savienojums	Vidēji plats līdz plats	Daudzslāņu ar slota izlīdzināšanu	Laba barības izolācija	Dizaini, kam nepieciešama izolācija un plašāks joslas platums
Tuvuma savienots	Plats	Daudzslāņu ar pārklāšanās izlīdzināšanu	Zems mākslīgais starojums	Platjoslas dizaini, kuros ir pieņemams papildu biezums

Šīs ir relatīvas dizaina tendences, nevis fiksētas veiktspējas garantijas. Plākstera forma, substrāta zudumi, dielektriskā konstante, biezums, frekvence, padeves tīkla garums un ražošanas pielaide var mainīt rezultātu.

Kā izvēlēties pareizo barošanas metodi

• Nepieciešamais joslas platums:Šaurjoslas sistēmām bieži vien pietiek ar tiešajām padevēm. Ja galvenā prasība ir plašāks impedances joslas platums, priekšroka var dot apertūras vai tuvuma savienojumam.
• Profilu un slāņu skaits:Mikrostripas līnijas padeve nodrošina struktūras plānumu un viegli izgatavojamu. Savienotajām padevēm ir nepieciešami papildu slāņi un izlīdzināšana.
• Radiācijas tīrība:Ja kritiski svarīga ir padeves tīkla starojums vai izolācija no priekšpuses uz aizmuguri, ar atveri savienota struktūra var atdalīt padevi no plākstera.
• Masīvu integrācija:Drukātie mikrolentu tīkli ir ērti matricām, taču līnijas zudumi un parazītiskais starojums palielinās, tīklam kļūstot garākam. Korporatīvās padeves izkārtojums un amplitūdas/fāzes tolerance jāizvērtē kopā.
• Biežums un tolerance:Milimetru viļņu frekvencēs savienotāju pārejas, kodināšanas tolerance, substrāta biezums un reģistrācijas kļūdas kļūst elektriski nozīmīgas.
• Jaudas un termiskie ierobežojumi:Paredzētajam jaudas līmenim jāpārbauda vadītāja zudumi, dielektriskā sildīšana, savienotāja strāvas blīvums un lokālā lauka koncentrācija.
• Izmaksas un atkārtojamība:Dizains ar vislabāko simulēto joslas platumu var nebūt labākā ražošanas izvēle, ja tam nepieciešama sarežģīta savienošana vai stingra daudzslāņu izlīdzināšana.

Kā izvēlēties koaksiālās zondes padeves punktu

Pareizā zondes pozīcija ir tāda, kurā tiek sasniegta mērķa ieejas pretestība, vienlaikus ierosinot paredzēto režīmu ar pieņemamu šķērspolarizāciju. Tai nevajadzētu tikt automātiski izvēlētai ielāpa centrā, maksimālā elektriskā lauka punktā vai maksimālās strāvas punktā.

Parastam taisnstūra plāksterim, kas darbojas pamatrežīmā, ieejas pretestība parasti ir augsta izstarojošās malas tuvumā un samazinās, padevei virzoties uz centru pa rezonanses dimensiju. 50 omu punkts parasti atrodas starp malu un centru. Precīza pozīcija ir atkarīga no plākstera izmēriem, substrāta īpašībām, zondes diametra, iezemētās plaknes, savienotāja un tuvumā esošajām konstrukcijām.

1. Sāciet ar plākstera izmēriem nepieciešamajai rezonanses frekvencei un polarizācijai.
2. Novietojiet zondi uz atbilstošas ​​simetrijas līnijas, lai veicinātu vēlamā režīma ierosināšanu un ierobežotu šķērspolarizētos laukus.
3. Pilna viļņa elektromagnētiskajā modelī nobīdiet no izstarojošās malas, līdz tiek sasniegta mērķa impedance un atstarošanas zudumi.
4. Iekļaujiet koaksiālo pāreju, zondes induktivitāti, lodēšanas paliktni, galīgo iezemējuma plakni, korpusu un antenas uztvērēju, ja tie ir daļa no galīgās montāžas.
5. Izveidojiet substrāta biezuma, dielektriskās konstantes, kodināšanas un padeves pozīcijas kļūdas tolerances modeli.
6. Validējiet izgatavoto antenu ar kalibrētu vektoru tīkla analizatoru un pielāgojiet to tikai pēc mērījumu un simulācijas atskaites plakņu salīdzināšanas.

Projektēšanas un mērījumu pārbaudes

Barības optimizācija jāpārbauda, ​​izmantojot vairāk nekā vienu S parametra vērtību. Pilnīga pārskatīšana parasti ietver:

• Rezonanses frekvence, S11, atgriešanās zudumi, VSWR un impedances joslas platums.
• Reālā un iedomātā ieejas pretestība visā darbības joslā.
• Kopējā efektivitāte, realizētais pastiprinājums un vadītāja/dielektriskie zudumi.
• Kopolarizēti un šķērspolarizēti starojuma modeļi galvenajās plaknēs.
• Priekšējās un aizmugurējās daļas attiecība, sānu daivas un padeves vai savienotāja izraisīti raksta kropļojumi.
• Pašreizējais sadalījums un neparedzētu virsmas viļņu vai augstākas kārtas režīmu pierādījumi.
• Veiktspēja paredzamajos temperatūras, antenas uztvērēja, korpusa, kabeļu izvietojuma un uzstādīšanas apstākļos.

Pieteikumi

Mikrolentu antenas un masīvi tiek izmantoti bezvadu sakaru termināļos, satelītu un navigācijas iekārtās, radaru sensoros, telemetrijā, kosmosa platformās, testēšanas sistēmās un kompaktos iegultos radiofrekvenču (RF) produktos. Barošanas arhitektūra jāizvēlas atbilstoši faktiskajām sistēmas prasībām: vienkārša drukāta barošana var būt ideāli piemērota kompaktai šaurjoslas ierīcei, savukārt savienota barošana var būt pamatota plašākam joslas platumam vai spēcīgākai izolācijai.

Bieži uzdotie jautājumi

Kura mikrolentas antenas barošanas metode ir vienkāršākā?

Mikrostripas līnijas padeve parasti ir vienkāršākā, jo līniju un ielāpu var drukāt uz viena un tā paša substrāta. To ir viegli integrēt ar plaknes padeves tīklu, lai gan padeves līnijas starojums ir jākontrolē.

Kura barošanas metode nodrošina visplašāko joslas platumu?

Tuvuma un apertūras savienojuma padeves parasti piedāvā lielāku joslas platuma potenciālu nekā pamata tiešās padeves. Faktiskais joslas platums joprojām ir atkarīgs no visas antenas ģeometrijas un substrāta steka.

Kura padeve nodrošina vislabāko izolāciju no izstarojošā laukuma?

Apertūras savienojums nodrošina spēcīgu strukturālu izolāciju, jo iezemētā plakne atdala barošanas līniju no plākstera. Joprojām ir jāizvērtē slota noplūde un pretstarojums.

Vai padeves punkts maina rezonanses frekvenci?

Tās galvenais mērķis ir impedances saskaņošana, taču zonde vai līnija arī traucē elektromagnētiskajiem laukiem. Lielas zondes, garas zondes, spēcīgs savienojums vai padeve tuvu jutīgam lauka apgabalam var nobīdīt gan rezonansi, gan ieejas impedanci.

Kāda ir atšķirība starp barošanu un impedances saskaņošanu?

Barošana apraksta, kā radiofrekvenču (RF) enerģija tiek piegādāta plāksterim. Impedances saskaņošana ir process, kurā antenas ieeja tiek padarīta saderīga ar pārraides līniju, kas parasti ir 50 omi. Barošanas pozīcija un ģeometrija ir svarīgi saskaņošanas mainīgie, taču var izmantot arī papildu transformatorus, ieliktņus, atzarus vai saskaņošanas tīklus.

Secinājums

Mikrostripas antenas padeves izvēle ir sistēmas līmeņa lēmums. Mikrostripas līnijas un koaksiālās zondes padeves nodrošina vienkāršību un tiešu regulēšanu, savukārt apertūras un tuvuma sasaiste piedāvā spēcīgāku izolāciju vai plašāku joslas platumu, taču tas ir papildu slāņu un stingrākas izgatavošanas kontroles rēķina. Galīgā veiktspēja vienmēr jāapstiprina ar pilna viļņa simulāciju, tolerances analīzi un kalibrētiem mērījumiem.

Mikrolentu antenu produktu ieteikumi

Izpētiet RF MISOmikrolentu antenu produktizemāk, vaisazinieties ar mūsu inženieru komandulai apspriestu frekvenču diapazonu, pastiprinājumu, polarizāciju, saskarni un integrācijas prasības.