Микролентова антена: конструкция, работа, видове, методи на захранване и нейните приложения

Антената или антената в радиотехниката е специализирана трансдюсер , проектиран от масив от проводници, които са свързани електрически към предавателя или приемника. Основната функция на антената е да предава и приема радиовълни еднакво във всички хоризонтални посоки Антените се предлагат в различни видове и форми. Малките антени могат да бъдат намерени на покрива на домовете, за да гледате телевизия, а големите антени улавят сигнали от различни сателити, които са на милиони километри. Антените се движат вертикално и хоризонтално, за да улавят и предават сигнала. Има различни видове антени налични като бленда, проводник, леща, рефлектор, микролента, логаритмичен периодичен, масив и много други. Тази статия обсъжда преглед на микролентова антена .

Дефиниция на микролентовата антена

Антена, която е оформена чрез просто ецване на парче проводящ материал над диелектрична повърхност, се нарича микролентова антена или пач антена. На заземената равнина на тази микролентова антена е монтиран диелектричният материал, където тази равнина поддържа цялата структура. В допълнение, възбуждането на тази антена може да бъде осигурено с захранващи линии, които са свързани към пластира. Обикновено тези антени се считат за нископрофилни антени, които се използват в приложения с микровълнова честота, които имат честота над 100 MHz.

Микролентата/кръпката на антената може да бъде избрана да бъде правоъгълна, квадратна, елипсовидна и кръгла за лесен анализ и производство. Някои микролентови антени не използват диелектричен субстрат, но са направени с метална лепенка, която е монтирана върху заземена равнина с диелектрични дистанционни елементи; по този начин получената формация е по-малко силна, но нейната честотна лента е по-широка.

Конструкция на микролентовата антена

Дизайнът на микролентовата антена може да се направи с помощта на изключително тънка метална лента, като се подреди върху заземена равнина между диелектричен материал. Тук диелектричният материал е субстрат, използван за отделяне на лентата от заземената равнина. След като тази антена бъде възбудена, тогава генерираните вълни в диелектрика претърпяват отражения и енергията, излъчвана от ръбовете на металния пластир, е много ниска. Тези форми на антената се идентифицират по металната форма на петна, разположена върху диелектричния материал.

Обикновено лентата/лепенката и захранващите линии са фотоетвирани върху повърхността на субстрата. Има различни форми на микролентови антени като квадратна, диполна, правоъгълна, кръгла, елипсовидна и диполна. Ние знаем, че лепенките могат да бъдат оформени в различни форми, но поради лесното им производство обикновено се използват лепенки с кръгла, квадратна и правоъгълна форма.

Микролентовите антени могат също да бъдат формирани с група от различни петна над диелектричен субстрат. За възбуждане на микролентовата антена се използват или единични, или множество захранващи линии. Така наличието на масиви от микролентови елементи осигурява по-добра насоченост, голямо усилване и увеличен обхват на предаване с ниски смущения.

Работа на микролентовата антена

Микролентовата антена работи като; когато токът през захранващата линия достигне лентата на микролентовата антена, тогава се произвеждат електромагнитни вълни. Така че тези вълни от пластира ще започнат да се излъчват от страната на ширината. Въпреки това, когато дебелината на лентата е много малка, вълните, произведени в субстрата, ще се отразят през ръба на лентата. Постоянната лентова структура по дължина не позволява излъчване на радиация.

Ниската способност на излъчване на микролентовата антена позволява покриване само на вълнови предавания на малки разстояния като магазини, закрити помещения или местни офиси. Така че това неефективно предаване на вълни не е приемливо в централизирано място в много голяма област. Обикновено полусферичното покритие се осигурява от пач антена под ъгъл 30⁰ – 180⁰ на разстояние от монтажа.

Спецификации на микролентовата антена

Спецификациите на микролентовата антена включват следното.

• Резонансната му честота е 1,176 GHz.
• Честотният диапазон на микролентовата антена е от 2,26 GHz до 2,38 GHz.
• Диелектричната константа на субстрата е 5,9.
• Височината на диелектричния субстрат е 635um.
• Методът на подаване е подаване на микролентова линия.
• Тангенсът на загубите е 0,00 12.
• Проводникът е сребрист.
• Дебелината на проводника е 25um.
• Неговата честотна лента е ± 10 GHz.
• Усилването му е над 5dB.
• Неговото аксиално съотношение е под 4dB.
• Неговата обратна загуба е по-добра от 15 dB.

Типове микролентови антени

Съществуват различни видове микролентови антени, които са разгледани по-долу.

Микролентова антена

Тези типове антени са нископрофилни антени, при които метален пластир е разположен на нивото на земята чрез диелектричен материал между тях, включващ лента (или) антена с пластир. Тези антени са антени с изключително малък размер и ниско излъчване. Тази антена включва излъчващ пластир от едната страна на диелектричен субстрат, а от другата страна има заземена повърхност.

Обикновено пластирът се прави с проводящ материал като злато или мед. Тези типове антени могат да бъдат оформени с микролентов метод чрез просто изработване върху печатна платка. Тези антени се използват в приложения с микровълнова честота, които имат честота над 100 MHz.

Микролентова диполна антена

Микролентовата диполна антена е тънък микролентов проводник и се поставя върху същинската част на субстрата и е покрит изцяло с метал от едната страна, известна като заземената равнина. Тези антени се използват в цифрови комуникационни устройства като компютри и възли за WLAN. Ширината на този тип антена е малка, така че може да се използва във входната точка на WLAN системата.

Отпечатана слот антена

Печатната слот антена играе ключова роля в подобряването на честотната лента на антената с радиационни модели в двете посоки. Чувствителността на тази антена е ниска в сравнение с нормалните антени. Тези антени са необходими в цялата захранваща линия, която е разположена обратно на субстрата и вертикално спрямо оста на слота, осигурена над пластира.

Микролентова антена за пътуваща вълна

Микролентовите антени с пътуваща вълна са проектирани главно с дълга микролентова линия с достатъчна ширина за поддържане на TE свързаността. Тези типове антени с микрочипове са проектирани по такъв начин, че основният лъч да лежи в рамките на всеки маршрут от бордовия до крайния огън.

Методи за захранване на микролентова антена

Микролентовата антена има два метода на захранване; контактен фураж и безконтактен фураж, които са обсъдени по-долу.

Свързване с Feed

Захранването при контактно захранване се подава директно към излъчващия елемент. Така че това може да се направи с коаксиална линия/микролента. Този тип метод на хранене отново се класифицира в два вида; Микролентово захранване и коаксиално захранване, които са обсъдени по-долу.

Microstrip Feed

Микролентовото захранване е проводяща лента с много малка ширина от ширината на излъчващия елемент. Захранващата линия осигурява просто ецване над субстрата, тъй като лентата има по-тънки размери. Ползата от този тип подреждане на захранването е; че фуражът може да бъде гравиран върху подобен субстрат, за да предложи равнинна структура. Захранващата линия към структурата е осигурена в средата, изместена или вдлъбната. Основната цел на вмъкнатия разрез в пластира е да съпостави импеданса на захранващата линия с пластира, без да се изисква допълнителен съответстващ елемент.

Коаксиално захранване

Този метод на подаване е най-често използваният тип и е неравнинен метод на подаване, при който се използва z коаксиален кабел за подаване на пластира. Този метод на захранване се дава на микролентовата антена по такъв начин, че вътрешният проводник е директно свързан към пластира, докато външният проводник е свързан към заземяващата равнина.

Импедансът ще се промени с разликата в разположението на коаксиалното захранване. След като захранващата линия е свързана където и да е в пластира, това помага за съвпадение на импеданса. Обаче захранващата линия, свързваща цялата заземена равнина, е малко трудна, защото това ще изисква пробиване на дупка в субстрата. Този метод на захранване е много лесен за производство и има по-малко фалшиво излъчване. Но основният му недостатък е, че е свързан към конектор за заземяване.

Безконтактно захранване

Захранването се подава на излъчващия елемент от захранващата линия с електромагнитно свързване. Тези методи на хранене се предлагат в три вида; свързан с апертура, свързан с близост и подаване на разклонена линия.

Съчетано подаване с диафрагма

Техниката за подаване на апертура включва два диелектрични субстрата като диелектричен субстрат за антена и диелектричен субстрат за захранване, които са разделени просто чрез заземена равнина и имат празнина в средата. Металната лепенка е разположена над субстрата на антената, докато заземителната равнина е разположена на друга страна на диелектрика на антената. За да се осигури изолация, захранващата линия и захранващият диелектрик са разположени от другата страна на заземената равнина.

Тази техника на подаване осигурява изключителна чистота на поляризация, която е непостижима с други техники на подаване. Aperture двойка захранване осигурява висока честотна лента и е изключително полезно в приложения, където не искаме да използваме кабели от един слой към друг. Основният недостатък на тази техника на хранене е, че се нуждае от многослойна изработка.

Свързано захранване с близост

Захранването с близко свързване се нарича също непряко захранване, когато не присъства заземената равнина. В сравнение с фидерна антена, свързана с апертура, тя е много проста за производство. На проводящата повърхност на антената има слот и връзката е дадена с микролентова линия.

Този метод на захранване осигурява ниско фалшиво излъчване и огромна честотна лента. Захранващата линия при този метод е разположена между две диелектрични подложки. Ръбът на захранващата линия е разположен в някаква точка, където входният импеданс на микролентовата антена е 50 ома. Тази техника на захранване има подобрена ефективност на честотната лента в сравнение с другите видове методи. Основният недостатък на тази техника е; че многослойното производство е възможно и осигурява лоша поляризационна чистота.

Емисия на разклонителна линия

При техниката за подаване на разклонена линия проводяща лента е директно свързана към ръба на пластира на микролентата. В сравнение с пластира, ширината на проводящата лента е по-малка. Основното предимство на тази техника на хранене е; че захранващият материал е гравиран върху подобен субстрат, за да се получи равнинна структура.

В пластира може да се интегрира вградена част, за да се получи отлично съвпадение на импеданса, без да е необходим допълнителен съгласуващ елемент. Това може да се постигне чрез правилно контролиране на позицията на вмъкване, в противен случай можем да отрежем слота и да го гравираме от пластира с подходящ размер. Освен това, тази техника на подаване се използва и нарича техника за подаване на разклонена линия.

Диаграма на излъчване на микролентова антена

Графичното представяне на свойствата на излъчване на антената е известно като модел на излъчване, което обяснява как антената излъчва енергия в космоса. Промяната в мощността като функция на ъгъла на пристигане се наблюдава в далечното поле на антената.

Диаграмата на излъчване на микролентовата антена е широка и има по-малка мощност на излъчване и тясна честота BW. Диаграмата на излъчване на микролентовата антена е показана по-долу, която има по-малка насоченост. Чрез използването на тези антени може да се формира решетка, която да има превъзходна насоченост.

Характеристики

The характеристики на микролентовата антена включват следното.

• Микролентовата антена трябва да бъде изключително тънка проводяща област.
• В сравнение с пластира, заземената равнина трябва да има доста изключително големи размери.
• Фотоецването върху субстрата се извършва, за да се конструират излъчващият елемент и захранващите линии.
• Дебел диелектричен субстрат с диелектрична константа в диапазона от 2,2 до 12 предлага отлична производителност на антена.
• Микролентовите елементи в дизайна на микролентовата антена предлагат превъзходна насоченост.
• Микролентовите антени предлагат голяма ширина на лъча.
• Тази антена осигурява фактори с изключително високо качество, тъй като високият Q фактор води до ниска ефективност и лека честотна лента. Но това може да се компенсира чрез просто увеличаване на ширината на субстрата. Въпреки това, увеличаването на ширината над определено ограничение ще доведе до ненужна загуба на мощност.

Предимства и недостатъци

The предимства на микролентовата антена включват следното.

• Микролентовите антени са много малки.
• Теглото на тези антени е по-малко.
• Процедурата за производство на тази антена е проста.
• Инсталирането му е много лесно поради малкия му размер и обем.
• Предлага проста интеграция от други устройства.
• Тази антена може да извършва операции с двойна и тройна честота.
• Тези антенни решетки могат да бъдат конструирани лесно.
• Тази антена осигурява висока степен на здравина над здрави повърхности.
• Лесно е да се произвежда, персонализира и модифицира..
• Тази антена има проста и евтина конструкция.
• В тази антена е постижима линейна и кръгова поляризация.
• Подходящ е за антенна решетка.
• Съвместим е с монолитни микровълнови интегрални схеми.
• Ширината на честотната лента може да бъде разширена чрез просто подобряване на ширината на диелектричния материал.

The недостатъци на микролентовите антени включват следното.

• Тази антена осигурява по-малко усилване.
• Ефективността на този тип антена е ниска поради загубите в проводника и диелектрика.
• Тази антена има висок диапазон на излъчване на кръстосана поляризация.
• Капацитетът на мощност на тази антена е нисък.
• Има по-малка честотна лента на импеданса.
• Структурата на тази антена излъчва от захранвания и други точки на свързване.
• Тази антена показва изключително чувствителна производителност спрямо екологичните фактори.
• Тези антени са по-податливи на излъчване на подправено захранване.
• Тази антена има повече проводникови и диелектрични загуби.

Приложения

The използва или приложения на микролентови антени включват следното.

• Микролентовите антени са приложими в различни области; в ракети, сателити , космически кораби, самолети, безжични комуникационни системи, мобилни телефони, дистанционно наблюдение и радари.
• Тези антени се използват в безжичните комуникации. за показване на съвместимост с преносими устройства като мобилни телефони и пейджъри.
• Те се използват на ракети като комуникационни антени.
• Тези антени имат малък размер, така че се използват в микровълнови и сателитни комуникационни приложения.
• GPS е едно от основните предимства на микролентовите антени, тъй като осигурява лесно проследяване на превозни средства и морски пехотинци.
• Те се използват във фазирана решетка радари за обработка на толеранс на честотната лента, равен на някакъв процент.

Как да подобрим честотната лента на микролентовата антена?

Широчината на честотната лента на микролентовата антена може да бъде подобрена чрез различни техники като увеличаване на дебелината на субстрата с ниска диелектрична константа, рязане на прорези, захранване на сонда чрез рязане на прорези и различни форми на антена

Защо микролентовите антени излъчват?

Микролентовите пач антени излъчват главно поради периферните полета между ръба на пластира и заземената равнина.

Как да увеличите усилването на микролентовата антена?

Печалбата на микролентовата антена може да се увеличи с паразитна кръпка и въздушна междина между захранващата кръпка и заземената повърхност.

По този начин, това е преглед на микролентовата антена , работа и приложенията му. Тази антена е доста модерно изобретение, което позволява удобно интегриране на антена и други управляващи вериги на комуникационна система върху обща печатна платка (или) полупроводников чип. Те се използват широко в широка гама настоящи микровълнови системи в обхвата на гигахерца. Основните предимства на тази антена са; лек, ниска цена, конформни форми и съвместимост с монолитни и хибридни микровълнови интегрални схеми. Ето един въпрос към вас, какво е a диполна антена ?