Kas yra mikrojuostelinė antena? Struktūra, veikimo principas ir taikymas

Produkto ir technologijų apžvalga

Mikrojuostelinė antena yra plokštuminė antena, sudaryta iš laidžios spinduliuojančios plokštelės, dielektrinio pagrindo ir įžeminimo plokštės. Plokštė paprastai spausdinama vienoje pagrindo pusėje, o įžeminimo plokštė – priešingoje pusėje. Dėl šios konstrukcijos antena yra plona, ​​lengva ir tinkama montuoti ant plokščių arba šiek tiek išlenktų platformų.

Praktinėje radijo dažnių inžinerijoje mikrobangų juostos antenos yra vertinamos, nes jas galima integruoti su mikrobangų grandinėmis, fazinėmis gardelėmis, radarais ir kompaktiškais sistemų korpusais. Jų spinduliuotės charakteristikas galima reguliuoti keičiant lopo geometriją, pagrindo medžiagą, maitinimo būdą, gardelių išdėstymą ir mechaninį išdėstymą.

Mikrobangų antenos pagrindinė struktūra

Tipinę mikrobangų juostelę sudaro trys pagrindiniai sluoksniai. Viršutinis metalinis sluoksnis veikia kaip spinduliuojantis elementas. Dielektrinis substratas laiko sluoksnį ir turi įtakos pralaidumui, efektyvumui ir dydžiui. Apatinė įžeminimo plokštė padeda apibrėžti spinduliuotės elgseną ir izoliuoja anteną nuo tvirtinimo paviršiaus.

Spinduliuojantis pleistras	Paprastai stačiakampiai, apskriti arba specialios formos, kad būtų pasiektas reikiamas dažnis ir poliarizacija.
Dielektrinis substratas	Parenkama pagal radijo dažnių nuostolius, dielektrinę konstantą, storį, pralaidumą ir aplinkos reikalavimus.
Įžeminimo plokštuma	Suteikia atskaitos plokštumą ir prisideda prie stabilaus spinduliavimo veikimo.
Pašarų struktūra	Priklausomai nuo projektavimo tikslo, gali būti naudojama mikrobangų juosta, koaksialinis zondas, diafragmos jungtis arba artumo jungtis.

Kaip veikia mikrobangų juostos antena?

Kai į lopinėlį tiekiama radijo dažnių energija, tarp lopinėlio ir įžeminimo plokštės susidaro elektromagnetinis laukas. Spinduliuotė daugiausia vyksta lopinėlio kraštuose, kur kraštinis laukas tęsiasi į aplinkinę erdvę.

Veikimo dažnis yra glaudžiai susijęs su lopo dydžiu, substrato dielektrine konstanta ir substrato storiu. Stačiakampio lopo rezonansinis ilgis paprastai yra susijęs su maždaug puse nukreipto bangos ilgio substrato viduje.

Realiuose projektuose galutiniai matmenys turi būti optimizuoti, nes dielektrinė apkrova, padavimo padėtis, korpusas, radaro medžiaga ir netoliese esančios metalinės konstrukcijos gali turėti įtakos išmatuotam našumui.

Įprasti maitinimo būdai

Maitinimo būdas	Tipinė nauda	Inžineriniai aspektai
Mikrojuostos linijos tiekimas	Paprasta spausdinta struktūra ir lengva integracija į PCB.	Maitinimo linijos spinduliuotė ir atitikimas turi būti kruopščiai kontroliuojami.
Koaksialinis zondo tiekimas	Lankstus tiekimo taško pasirinkimas varžos suderinimui.	Mechaninis surinkimas ir zondo induktyvumas gali turėti įtakos pralaidumui.
Diafragmos susietas tiekimas	Gera izoliacija tarp maitinimo tinklo ir spinduliuojančio elemento.	Sudėtingesnė daugiasluoksnė struktūra ir griežtesnė gamybos kontrolė.
Artumo sujungtas tiekimas	Gali padėti pagerinti pralaidumą pasirinktuose dizainuose.	Reikalingas tikslus sluoksnių išdėstymas ir medžiagų parinkimas.

Privalumai ir apribojimai

Privalumai Žemo profilio ir lengva konstrukcija. Tinka kompaktiškoms RF ir mikrobangų sistemoms. Suderinamas su plokštuminėmis grandinėmis ir matricų konfigūracijomis. Gali palaikyti tiesinę arba apskritąją poliarizaciją, priklausomai nuo konstrukcijos. Lanksti forma ir išdėstymas pritaikytam integravimui.

Apribojimai Juostos plotis gali būti siauresnis nei kai kurių raginių arba atšvaitinių antenų tipų. Efektyvumui įtakos gali turėti dielektriniai nuostoliai ir laidininko nuostoliai. Našumas priklauso nuo pagrindo medžiagos, storio ir netoliese esančių konstrukcijų. Reikėtų atsižvelgti į terminius, aplinkos ir mechaninius veiksnius, taikomus sudėtingoms reikmėms.

Tipinės taikymo sritys

Dėl savo plokštuminio formos faktoriaus ir konstrukcijos lankstumo mikrobangų juostos antenos naudojamos daugelyje RF ir mikrobangų platformų, kur svarbi erdvė, svoris ir integracija.

Radarų sistemosKompaktiški radarų priekiniai galai, fazinės gardelės ir kryptinio jutimo platformos.	Aviacija ir gynybaŽemo profilio montavimas, kai svarbus mechaninis aukštis ir svoris.	Belaidis ryšysMikrobangų jungtys, terminalų antenos ir integruoti ryšio moduliai.
Antenos matavimasRF laboratorijos bandymams, palyginimui ir sisteminio lygio vertinimui.	Navigacija ir telemetrijaPasirinktos juostos ir poliarizacijos reikalavimai.	Sistemų integracijaAntenos veikimo balansavimas atsižvelgiant į korpuso ir platformos apribojimus.

Mikrojuostų masyvo antenos

Galima naudoti vieną mikrobangų juostos elementą, tačiau daugeliui mikrobangų sistemų reikalingas didesnis stiprinimas, suformuoti spinduliai arba skenavimo galimybės. Tokiais atvejais keli fragmentiniai elementai gali būti išdėstyti į vienąmikrobangų masyvo antena.

Valdydami elementų išdėstymą, maitinimo tinklą, amplitudę ir fazių pasiskirstymą, inžinieriai gali pasiekti skirtingus spindulio pločio, šoninės skilties, stiprinimo ir poliarizacijos tikslus. Mikrojuostelinių masyvų antenos dažniausiai naudojamos radarams, palydoviniam ryšiui, elektroniniams matavimams ir kompaktiškoms kryptinėms radijo dažnių sistemoms.

DUK