Спосабы харчавання мікрапалосных антэн: тыпы і выбар

Мікраслоскавая антэна — гэта нізкапрофільная друкаваная антэна, у якой на адным баку дыэлектрычнай падкладкі сфарміравана праводная пляма, а на другім — зазямляльная плоскасць. Структура сілкавання перадае радыёчастотную энергію паміж лініяй перадачы і выпраменьвальнай плямай, таму яна непасрэдна ўплывае на ўваходны імпеданс, працоўную паласу прапускання, эфектыўнасць выпраменьвання, чысціню палярызацыі і складанасць вырабу.

Чатыры найбольш распаўсюджаныя метады харчавання мікрапалосных антэн - гэта харчаванне па мікрапалоснай лініі, харчаванне па кааксіяльным зондзе, харчаванне праз апертуру і харчаванне праз блізкасць. Няма аднаго найлепшага метаду для кожнай канструкцыі. Правільны выбар залежыць ад неабходнай прапускной здольнасці, профілю антэны, ізаляцыі, магутнасці, кампаноўкі антэннай рашоткі і вытворчага працэсу.

Для больш шырокага азнаямлення са структурай і прынцыпам працы антэны глядзіце наша кіраўніцтва паструктура мікрапалоснай антэны, прынцыпы працы і прымяненнеГэты артыкул прысвечаны менавіта механізмам падачы, практычным кампрамісам і выбару кропак падачы.

Што такое мікрапалосная антэнная сілкаванне?

Канал харчавання злучае крыніцу або прыёмнік радыёчастотных сігналаў з выпраменьвальным участкам, адначасова пераўтвараючы імпеданс сістэмы ў ўваходны імпеданс антэны. У практычнай канструкцыі канал харчавання з'яўляецца часткай антэны, а не асобнай дэталлю. Яго геаметрыя змяняе размеркаванне току, рэзанансную частату, страты на адлюстраванне, карысную паласу прапускання і непажаданае выпраменьванне.

Мікраслоскавыя антэнныя сілкаванні звычайна падзяляюцца на метады прамога кантакту і метады электрамагнітнай сувязі. Мікраслоскавыя лініі і кааксіяльныя зонды маюць непасрэдны электрычны кантакт з паверхняй. Апертурна-звязаныя і блізказвязаныя сілкаванні перадаюць энергію праз электрамагнітную сувязь і звычайна выкарыстоўваюць больш за адзін пласт падложкі.

Чатыры асноўныя метады харчавання мікрапалоснай антэны

1. Мікраспалосная лінія падачы

У мікрапалоснай лініі харчавання друкаваная лінія перадачы падключаецца непасрэдна да патча. Лінію і патч можна вырабляць на адной падкладцы ў адным працэсе друкаванай платы, што робіць гэты метад простым, нізкапрофільным і прыдатным для недарагой вытворчасці і многіх друкаваных масіваў.

Узгадненне імпедансу можна рэгуляваць, змяняючы шырыню лініі сілкавання, выкарыстоўваючы ўстаўку, дадаючы чвэрцьхвалевы трансфарматар або аптымізуючы пераход паміж лініяй і патчам. Асноўным абмежаваннем з'яўляецца тое, што лінія сілкавання таксама выпраменьвае. Гэта паразітнае выпраменьванне можа паўплываць на крыжаваную палярызацыю і дыяграму накіраванасці, асабліва калі падкладка адносна тоўстая або сетка сілкавання доўгая.

2. Падача кааксіяльнага зонда

Кааксіяльны зонд праходзіць праз зазямляльную плоскасць і падкладку. Вонкавы кааксіяльны праваднік падлучаны да зазямляльнай плоскасці, а ўнутраны праваднік — да кантактнай паверхні. Змена становішча зонда дазваляе зручна выбраць патрэбнае ўваходнае супраціўленне без неабходнасці нанясення лініі харчавання на выпраменьваючую паверхню.

Гэты метад забяспечвае гнуткае размяшчэнне кропак харчавання і, як правіла, нізкае выпраменьванне лініі харчавання, але патрабуе свідравання і надзейнага электрычнага злучэння. Доўгі зонд уносіць індуктыўнасць, таму прадукцыйнасць можа пагоршыцца пры выкарыстанні электрычна тоўстых падкладак або на больш высокіх частотах. Таму ў канчатковай мадэлі неабходна ўлічваць геаметрыю раздыма, аб'ём прыпою і вытворчыя дапушчэнні.

3. Падача з апертурнай сувяззю

Апертурная сувязь паміж сілкавальнай лініяй размяшчае лінію перадачы пад зазямляльнай плоскасцю, а выпраменьваючай паверхняй — над ёй. Энергія праходзіць праз шчыліну ў зазямляльнай плоскасці. Паколькі зазямляльная плоскасць аддзяляе сілкавальную сетку ад выпраменьваючай паверхні, такая канструкцыя забяспечвае добрую ізаляцыю паміж сілкавальнай лініяй і выпраменьвальнікам і можа паменшыць непажаданае выпраменьванне сілкавальнай лініі.

Памеры шчыліны, размяшчэнне шчыліны, шлейф лініі харчавання, таўшчыня падкладкі і дыэлектрычныя пастаянныя ўплываюць на сувязь і ўзгадненне. Апертурная сувязь можа падтрымліваць больш шырокую паласу прапускання, чым многія прамыя лініі харчавання, але яна патрабуе шматслаёвай структуры і дакладнага выраўноўвання паміж лініяй, шчылінай і патчам.

4. Падача з блізкай сувяззю

У блізказвязанай лініі харчавання, якую таксама называюць электрамагнітна звязанай, мікрапалоскавая лінія размяшчаецца пад патчам і аддзелена ад яго дыэлектрычным пластом. Лінія часткова перакрывае патч, і энергія перадаецца праз электрамагнітнае поле. Няма прамога электрычнага злучэння і шчыліны ў зазямляльнай плоскасці.

Даўжыня перакрыцця, становішча лініі, уласцівасці падкладкі і таўшчыня пласта кантралююць сувязь. Гэты метад можа забяспечыць шырокую паласу паласы імпедансу і нізкі ўзровень паразітнага выпраменьвання, але двухслаёвая структура больш тоўстая і больш адчувальная да дапушчальных значэнняў выраўноўвання і злучэння.

Параўнанне метадаў харчавання мікрапалосных антэн

Спосаб кармлення	Тыповы патэнцыял прапускной здольнасці	Выраб	Падача выпраменьвання / ізаляцыі	Найлепш падыходзіць для
Мікраспалосная лінія	Ад вузкага да ўмеранага	Простая аднаслаёвая друкаваная плата	Больш выпраменьвання з падводнай лініі	Нізкапрафільныя, недарагія друкаваныя дызайны і масівы
Кааксіяльны зонд	Ад вузкага да ўмеранага	Свідраванне і вертыкальнае падключэнне	Нізкае выпраменьванне сілкавальнай лініі	Гнуткая налада кропкі харчавання аднаго элемента
Звязаныя з дыяфрагмай	Ад сярэдняга да шырокага	Шматслаёвая з выраўноўваннем слотаў	Добрая ізаляцыя корму	Канструкцыі, якія патрабуюць ізаляцыі і больш шырокай прапускной здольнасці
блізкасвязаны	Шырокі	Шматслаёвая з выраўноўваннем у перакрыцці	Нізкі ўзровень пабочнага выпраменьвання	Шырокапалосныя канструкцыі, дзе дадатковая таўшчыня прымальная

Гэта адносныя тэндэнцыі праектавання, а не фіксаваныя гарантыі прадукцыйнасці. Форма патча, страты падкладкі, дыэлектрычная пастаянная, таўшчыня, частата, даўжыня сеткі харчавання і вытворчыя дапушчэнні могуць змяніць вынік.

Як выбраць правільны спосаб кармлення

Патрабуемая прапускная здольнасць:Для вузкапалосных сістэм часта дастаткова прамых падключэнняў. Апертурная або блізкая сувязь можа быць пераважнейшай, калі асноўнай патрабаваннем з'яўляецца больш шырокая паласа прапускання імпедансу.
Профіль і колькасць слаёў:Мікраспалосная лінія харчавання робіць структуру тонкай і лёгкай у вырабе. Злучаныя лініі харчавання патрабуюць дадатковых слаёў і выраўноўвання.
Радыяцыйная чысціня:Калі выпраменьванне сеткі харчавання або ізаляцыя ад пярэдняй да задняй часткі маюць вырашальнае значэнне, структура з апертурнай сувяззю можа аддзяліць харчаванне ад патча.
Інтэграцыя масіваў:Друкаваныя мікрапалосныя сеткі зручныя для масіваў, але страты ў лініі і паразітнае выпраменьванне павялічваюцца па меры павелічэння даўжыні сеткі. Размяшчэнне карпаратыўнага харчавання і дапушчальная амплітуда/фазавая талерантнасць павінны ацэньвацца разам.
Частата і талерантнасць:На міліметровых хвалях пераходы раздыма, дапушчальныя адхіленні травлення, таўшчыня падкладкі і памылкі рэгістрацыі становяцца электрычна значнымі.
Магутнасць і цеплавыя абмежаванні:Страты ў правадніку, нагрэў дыэлектрыка, шчыльнасць току раздыма і лакальная канцэнтрацыя поля павінны быць правераны для меркаванага ўзроўню магутнасці.
Кошт і паўтаральнасць:Канструкцыя з найлепшай мадэляванай прапускной здольнасцю можа быць не лепшым выбарам для вытворчасці, калі яна патрабуе складанага злучэння або шчыльнага шматслаёвага выраўноўвання.

Як выбраць кропку падачы кааксіяльнага зонда

Правільнае становішча зонда — гэта месца, якое забяспечвае мэтавы ўваходны імпеданс пры ўзбуджэнні патрэбнай моды з прымальнай крос-палярызацыяй. Яно не павінна выбірацца аўтаматычна ў цэнтры патча, кропцы максімуму электрычнага поля або кропцы максімуму току.

Для звычайнага прамавугольнага патча, які працуе ў сваім асноўным рэжыме, уваходны супраціў звычайна высокі паблізу выпраменьвальнага краю і памяншаецца па меры руху падачы да цэнтра ўздоўж рэзананснага вымярэння. Паміж краем і цэнтрам звычайна знаходзіцца кропка з супраціўленнем 50 Ом. Дакладнае становішча залежыць ад памераў патча, уласцівасцей падкладкі, дыяметра зонда, плоскасці зазямлення, раздыма і бліжэйшых структур.

Пачніце з памераў патча для неабходнай рэзананснай частаты і палярызацыі.
Размясціце зонд на адпаведнай лініі сіметрыі, каб узбудзіцца патрэбны рэжым і абмежаваць крыжавана-палярызаваныя палі.
Зрушвайце зрушэнне ад выпраменьвальнага краю ў паўнахвалевай электрамагнітнай мадэлі, пакуль не будуць дасягнуты мэтавыя імпеданс і страты адлюстравання.
Уключыце кааксіяльны пераход, індуктыўнасць зонда, пляцоўку для паяння, канечную плоскасць зазямлення, корпус і абцякальнік, калі яны з'яўляюцца часткай канчатковай зборкі.
Стварыце мадэль талерантнасці для таўшчыні падкладкі, дыэлектрычнай пастаяннай, травлення і памылкі становішча падачы.
Праверце вырабленую антэну з дапамогай калібраванага вектарнага аналізатара ланцугоў і наладзьце яе толькі пасля параўнання вымяральнай і мадэляванай апорных плоскасцей.

Праверка праектавання і вымярэнняў

Аптымізацыю падачы варта правяраць па больш чым адным значэнні S-параметра. Поўны агляд звычайна ўключае:

Рэзанансная частата, S11, страты на адлюстраванне, КСВ і шырыня паласы прапускання імпедансу.
Рэальны і ўяўны ўваходны імпеданс па ўсёй працоўнай паласе.
Агульны ККД, рэалізаваны каэфіцыент узмацнення і страты ў правадніку/дыэлектрыку.
Копалярызаваныя і крос-палярызаваныя дыяграмы выпраменьвання ў галоўных плоскасцях.
Суадносіны пярэдняй і задняй частак, бакавыя пялёсткі і скажэнне дыяграмы накіраванасці, выкліканыя падачай або раздымам.
Размеркаванне току і доказы ненаўмысных павярхоўных хваль або мод вышэйшага парадку.
Прадукцыйнасць пры чаканых умовах тэмпературы, абцякальніка, корпуса, пракладкі кабеляў і ўстаноўкі.

Прыкладанні

Мікраспалосныя антэны і рашоткі выкарыстоўваюцца ў бесправадных камунікацыйных тэрміналах, спадарожнікавым і навігацыйным абсталяванні, радарных датчыках, тэлеметрыі, аэракасмічных платформах, выпрабавальных сістэмах і кампактных убудаваных радыёчастотных вырабах. Архітэктура падачы павінна выбірацца ў адпаведнасці з рэальнымі патрабаваннямі сістэмы: простая друкаваная падача можа быць ідэальнай для кампактнай вузкапалоснай прылады, у той час як звязаная падача можа быць апраўданай для больш шырокай прапускной здольнасці або больш моцнай ізаляцыі.

Часта задаваныя пытанні

Які спосаб харчавання мікрапалоснай антэны з'яўляецца найпрасцейшым?

Мікраслоскавая лінія харчавання звычайна з'яўляецца найбольш простай, таму што лінію і патч можна друкаваць на адной падкладцы. Яе лёгка інтэграваць з планарнай сеткай харчавання, хоць выпраменьванне лініі харчавання павінна кантралявацца.

Які спосаб падачы забяспечвае найбольшую прапускную здольнасць?

Бескантактныя і апертурныя сувязі звычайна прапануюць большую прапускную здольнасць, чым звычайныя прамыя сувязі. Фактычная прапускная здольнасць усё яшчэ залежыць ад поўнай геаметрыі антэны і стэка падложак.

Якая крыніца забяспечвае найлепшую ізаляцыю ад выпраменьвальнай плямы?

Апертурная сувязь забяспечвае моцную структурную ізаляцыю, паколькі зазямляльная плоскасць аддзяляе лінію сілкавання ад патча. Уцечка праз шчыліны і зваротнае выпраменьванне ўсё яшчэ патрабуюць ацэнкі.

Ці змяняе кропка харчавання рэзанансную частату?

Яго галоўная мэта — узгадненне імпедансу, але зонд або лінія таксама ўзбураюць электрамагнітныя палі. Вялікія зонды, доўгія зонды, моцная сувязь або падключэнне блізка да вобласці адчувальнага поля могуць зрушыць рэзананс, а таксама ўваходны імпеданс.

У чым розніца паміж харчаваннем і ўзгадненнем імпедансу?

Падключэнне апісвае, як радыёчастотная энергія падаецца на патч. Узгадненне імпедансу — гэта працэс сумяшчальнасці ўваходу антэны з лініяй перадачы, звычайна 50 Ом. Размяшчэнне і геаметрыя падключэння з'яўляюцца важнымі зменнымі ўзгаднення, але таксама могуць выкарыстоўвацца дадатковыя трансфарматары, устаўкі, шлейфы або схемы ўзгаднення.

Выснова

Выбар мікрапалоснага тыпу харчавання антэны з'яўляецца рашэннем на ўзроўні сістэмы. Мікраслоскавыя лініі і кааксіяльныя зонды спрыяюць прастаце і непасрэднай настройцы, у той час як апертурная і блізкая сувязь забяспечваюць больш моцную ізаляцыю або больш шырокую паласу прапускання коштам дадатковых слаёў і больш жорсткага кантролю вытворчасці. Канчатковыя характарыстыкі заўсёды павінны быць пацверджаны з дапамогай поўнахвалевага мадэлявання, аналізу дапушчальных адхіленняў і калібраваных вымярэнняў.

Рэкамендацыі па прадуктах мікрапалосных антэн

Даследуйце RF MISOвырабы з мікрапалосных антэнніжэй, абозвяжыцеся з нашай інжынернай камандайабмеркаваць патрабаванні да дыяпазону частот, узмацнення, палярызацыі, інтэрфейсу і інтэграцыі.