Методи за напојување на микролентна антена: Видови и избор

Што е микролентен антенски довод?

Наводот го поврзува RF изворот или приемникот со зрачната површина, додека ја трансформира импедансата на системот во влезна импеданса на антената. Во практичен дизајн, наводот е дел од антената, а не посебен детаљ. Неговата геометрија ја менува распределбата на струјата, резонантната фреквенција, повратната загуба, употребливиот пропусен опсег и несаканото зрачење.

Микролентните антенски доводи најчесто се поделени на методи со директен контакт и електромагнетно поврзани методи. Микролентните линиски и коаксијалните сонди воспоставуваат директен електричен контакт со површината. Доводите поврзани со отворот и близината пренесуваат енергија преку електромагнетно поврзување и нормално користат повеќе од еден слој на подлогата.

Четири главни методи за напојување на микроленти антени

1. Микроллетно напојување

Кај микролентниот водовод, печатената преносна линија е директно поврзана со спојката. Линијата и спојката можат да се изработат на истата подлога во еден процес на PCB, што го прави овој метод едноставен, нископрофилен и погоден за производство со ниски трошоци и многу печатени низи.

Усогласувањето на импедансата може да се прилагоди со промена на ширината на напојувачката линија, со користење на вметнат елемент, додавање на трансформатор со четврт бран или оптимизирање на спојот помеѓу линијата и спојката. Главното ограничување е што и напојувачката линија зрачи. Ова лажно зрачење може да влијае на вкрстената поларизација и шемата на зрачење, особено кога подлогата е релативно дебела или мрежата за напојување е долга.

2. Коаксијален довод на сонда

Коаксијалниот довод на сонда поминува низ заземјувачката рамнина и подлогата. Коаксијалниот надворешен проводник е поврзан со заземјувачката рамнина, додека внатрешниот проводник е поврзан со спојката. Поместувањето на положбата на сондата овозможува удобен начин за избор на посакуваниот влезен отпор без печатење на линија за довод на површината што зрачи.

Овој метод нуди флексибилно поставување на точките за напојување и генерално ниско зрачење од напојната линија, но бара дупчење и сигурно електрично поврзување. Долга сонда воведува индуктивност, па затоа перформансите можат да се влошат со електрично дебели подлоги или на повисоки фреквенции. Затоа, геометријата на конекторот, волуменот на лемењето и толеранцијата на производство треба да бидат вклучени во конечниот модел.

3. Довод поврзан со отвор

Доводот поврзан со отвор го поставува далноводот под заземјувачката рамнина, а делот над неа. Енергијата поминува низ отвор во заземјувачката рамнина. Бидејќи заземјувачката рамнина ја одделува доводната мрежа од зрачната делка, овој аранжман обезбедува добра изолација од довод до радијатор и може да го намали несаканото доводно зрачење.

Димензиите на слотот, позицијата на слотот, делот од линијата за напојување, дебелината на подлогата и диелектричните константи влијаат врз спојувањето и усогласувањето. Спојувањето на отворот може да поддржи поширок пропусен опсег од многу директни доводи, но бара повеќеслојна структура и прецизно усогласување помеѓу линијата, слотот и спојката.

4. Довод поврзан со близина

Во близина-споен довод, исто така наречен електромагнетно споен довод, микролентната линија е поставена под лепенката и одвоена од неа со диелектричен слој. Линијата се преклопува со дел од лепенката, а енергијата се пренесува преку електромагнетното поле. Нема директна електрична врска и нема отвор во заземјувачката рамнина.

Должината на преклопувањето, положбата на линијата, својствата на подлогата и дебелината на слојот го контролираат спојувањето. Овој метод може да обезбеди широк пропусен опсег на импеданса и ниско лажно зрачење, но двослојната структура е подебела и почувствителна на толеранции на порамнување и сврзување.

Споредба на методите за напојување на микроленти антени

Метод на хранење	Типичен потенцијал на пропусен опсег	Изработка	Радијација / изолација од храна	Најсоодветно за
Микроллетна линија	Тесен до умерен	Едноставна, еднослојна ПХБ	Повеќе зрачење од напојувачката линија	Печатени дизајни и низи со низок профил и ниска цена
Коаксијална сонда	Тесен до умерен	Дупчење и вертикално поврзување	Ниско зрачење од напојувачката линија	Флексибилно подесување на точката на напојување со еден елемент
Споен со отвор на блендата	Умерено до широко	Повеќеслојно со порамнување на слотови	Добра изолација на добиточна храна	Дизајни што бараат изолација и поширок пропусен опсег
Споен со близина	Широк	Повеќеслојно усогласување со преклопување	Ниско лажно зрачење	Широкопојасен интернет дизајн каде што додадената дебелина е прифатлива

Ова се релативни трендови во дизајнот, а не фиксни гаранции за перформанси. Обликот на крпеницата, загубата на подлогата, диелектричната константа, дебелината, фреквенцијата, должината на мрежата за напојување и толеранцијата на производството можат да го променат резултатот.

Како да го изберете вистинскиот метод на хранење

• Потребен пропусен опсег:Директните доводи често се доволни за теснопојасни системи. Апертурата или близинското спојување може да се претпочитаат кога поширок импедансен пропусен опсег е примарен услов.
• Број на профили и слоеви:Микролентната линија за довод ја одржува структурата тенка и лесна за производство. Споените доводи бараат дополнителни слоеви и усогласување.
• Чистота на зрачење:Доколку зрачењето од мрежата за напојување или изолацијата од напред до назад е критично, структура поврзана со отвор може да го одвои напојувањето од делот.
• Интеграција на низи:Печатените микролентни мрежи се погодни за низи, но загубата на линии и паразитското зрачење се зголемуваат како што мрежата станува подолга. Распоредот на корпоративното напојување и толеранцијата на амплитудата/фазата треба да се евалуираат заедно.
• Фреквенција и толеранција:На милиметарски бранови фреквенции, транзициите на конекторот, толеранцијата на јоргање, дебелината на подлогата и грешките во регистрацијата стануваат електрично значајни.
• Моќни и топлински ограничувања:Губењето на проводникот, диелектричното загревање, густината на струјата во конекторот и локалната концентрација на полето треба да се проверат за предвиденото ниво на моќност.
• Цена и повторливост:Дизајнот со најдобар симулиран пропусен опсег можеби не е најдобриот избор за производство ако бара тешко лепење или цврсто повеќеслојно усогласување.

Како да изберете точка за напојување на коаксијална сонда

Точната позиција на сондата е локацијата што ја прикажува целната влезна импеданса додека го возбудува наменетиот режим со прифатлива вкрстена поларизација. Не треба да се избира автоматски во центарот на печ-врската, точката на максимално електрично поле или точката на максимална струја.

За конвенционален правоаголен дел што работи во својот фундаментален режим, влезниот отпор е генерално висок во близина на зрачниот раб и се намалува како што напојувањето се движи кон центарот по должината на резонантната димензија. Точка од 50 оми обично се наоѓа помеѓу работ и центарот. Точната позиција зависи од димензиите на делот, својствата на подлогата, дијаметарот на сондата, заземјувачката рамнина, конекторот и блиските структури.

1. Започнете со димензиите на печ-плочката за потребната резонантна фреквенција и поларизација.
2. Поставете ја сондата на соодветна линија на симетрија за да помогнете во возбудувањето на посакуваниот режим и да ги ограничите вкрстено поларизираните полиња.
3. Поместете го поместувањето од зрачниот раб во целобранов електромагнетен модел сè додека не се достигнат целната импеданса и повратната загуба.
4. Вклучете ја коаксијалната транзиција, индуктивноста на сондата, лемната подлога, конечната заземјувачка рамнина, куќиштето и радомот кога се дел од финалното склопување.
5. Изградете модел на толеранција за дебелина на подлогата, диелектрична константа, јоргатура и грешка во положбата на напојување.
6. Валидирајте ја произведената антена со калибриран анализатор на векторска мрежа и прилагодете ја само откако ќе ги споредите референтните рамнини за мерење и симулација.

Проверки на дизајнот и мерењата

Оптимизацијата на добиточната храна треба да се потврди во однос на повеќе од една вредност на S-параметарот. Целосниот преглед обично вклучува:

• Резонантна фреквенција, S11, повратна загуба, VSWR и пропусен опсег на импеданса.
• Реална и имагинарна влезна импеданса низ работниот опсег.
• Вкупна ефикасност, остварено засилување и загуби на проводници/диелектрични елементи.
• Кополаризирани и вкрстено поларизирани шеми на зрачење во главните рамнини.
• Однос напред-назад, странични лобуси и дисторзија на шаблонот предизвикана од доводот или конекторот.
• Тековна распределба и докази за ненамерни модови на површински бранови или модови од повисок ред.
• Перформанси при очекувана температура, радома, куќиште, насочување на кабли и услови на инсталација.

Апликации

Микроларни антени и низи се користат во безжични комуникациски терминали, сателитска и навигациска опрема, радарски сензори, телеметрија, воздухопловни платформи, тест системи и компактни вградени RF производи. Архитектурата на напојувањето треба да се избере според реалните системски барања: едноставен печатен напојување може да биде идеален за компактна теснопојасна единица, додека поврзан напојување може да биде оправдан за поширок пропусен опсег или посилна изолација.

Често поставувани прашања

Кој метод на напојување со микролентна антена е наједноставен?

Микролното доводно поле е обично наједноставно бидејќи линијата и парчето можат да се печатат на истата подлога. Лесно е да се интегрира со рамна мрежа за довод, иако зрачењето од доводното поле мора да се контролира.

Кој метод на напојување обезбедува најширок пропусен опсег?

Доводите поврзани со близина и апертура генерално нудат поголем потенцијал за пропусен опсег од основните директни доводи. Вистинскиот пропусен опсег сè уште зависи од целосната геометрија на антената и стекот на подлогата.

Кое напојување нуди најдобра изолација од зрачната површина?

Спојувањето на отворот обезбедува силна структурна изолација бидејќи заземјувачката рамнина ја одделува линијата за напојување од делот. Протекувањето од процепот и повратното зрачење сè уште треба да се евалуираат.

Дали точката на напојување ја менува резонантната фреквенција?

Неговата главна намена е усогласување на импедансата, но сондата или линијата, исто така, ги нарушува електромагнетните полиња. Големи сонди, долги сонди, силно спојување или напојување блиску до чувствителна област на полето можат да ја поместат резонанцијата, како и влезната импеданса.

Која е разликата помеѓу совпаѓање на напојувањето и усогласување на импедансата?

Напојувањето опишува како RF енергијата се доставува до спојката. Усогласувањето на импедансата е процес на компатибилност на влезот на антената со преносната линија, најчесто 50 оми. Позицијата на напојувањето и геометријата се важни варијабли за усогласување, но може да се користат и дополнителни трансформатори, вметнатини, држачи или мрежи за усогласување.

Заклучок

Изборот на микролентен антенски довод е одлука на ниво на систем. Микролентен линиски и коаксијални сонди за довод се од корист за едноставност и директно подесување, додека отворот и блискоста на спојувањето нудат посилна изолација или поширок пропусен опсег по цена на дополнителни слоеви и построга контрола на изработката. Конечните перформанси секогаш треба да се потврдат со симулација на целобран, анализа на толеранција и калибрирано мерење.

Препораки за производи со микролентна антена

Истражете го RF MISOмикролентни антенски производиподолу, иликонтактирајте го нашиот инженерски тимда се дискутираат барањата за фреквентен опсег, засилување, поларизација, интерфејс и интеграција.