Nieuws - Vier basisvoedingsmethoden voor microstripantennes

De structuur van eenmicrostrip-antenneEen antenne bestaat doorgaans uit een diëlektrisch substraat, een straler en een aardingsplaat. De dikte van het diëlektrische substraat is veel kleiner dan de golflengte. De dunne metaallaag aan de onderkant van het substraat is verbonden met de aardingsplaat. Aan de voorzijde is een dunne metaallaag met een specifieke vorm aangebracht door middel van fotolithografie, die als straler fungeert. De vorm van de straler kan op diverse manieren worden aangepast, afhankelijk van de vereisten.
De opkomst van microgolfintegratietechnologie en nieuwe productieprocessen heeft de ontwikkeling van microstripantennes bevorderd. In vergelijking met traditionele antennes zijn microstripantennes niet alleen klein, licht, compact, gemakkelijk aan te passen, eenvoudig te integreren, goedkoop en geschikt voor massaproductie, maar bieden ze ook het voordeel van uiteenlopende elektrische eigenschappen.

De vier basisvoedingsmethoden voor microstripantennes zijn als volgt:

1. (Microstripvoeding): Dit is een van de meest voorkomende voedingsmethoden voor microstripantennes. Het RF-signaal wordt via de microstriplijn naar het stralende deel van de antenne gestuurd, meestal door koppeling tussen de microstriplijn en de stralende patch. Deze methode is eenvoudig en flexibel en geschikt voor het ontwerp van veel microstripantennes.

2. (Apertuurgekoppelde voeding): Bij deze methode worden de sleuven of gaten in de basisplaat van de microstripantenne gebruikt om de microstriplijn naar het stralingselement van de antenne te leiden. Deze methode kan een betere impedantieaanpassing en stralingsefficiëntie bieden en kan tevens de horizontale en verticale bundelbreedte van de zijlobben verminderen.

3. (Nabijheidsgekoppelde voeding): Bij deze methode wordt een oscillator of inductief element in de buurt van de microstrip-lijn gebruikt om het signaal naar de antenne te voeren. Dit zorgt voor een betere impedantieaanpassing en een bredere frequentieband, en is geschikt voor het ontwerp van breedbandantennes.

4. (Coaxiale voeding): Bij deze methode worden coplanaire draden of coaxiale kabels gebruikt om RF-signalen naar het stralende deel van de antenne te voeren. Deze methode biedt doorgaans een goede impedantieaanpassing en stralingsefficiëntie en is met name geschikt voor situaties waarin slechts één antenne-interface nodig is.

Verschillende voedingsmethoden beïnvloeden de impedantieaanpassing, frequentiekarakteristieken, stralingsefficiëntie en fysieke lay-out van de antenne.

Hoe selecteer je het coaxiale voedingspunt van een microstripantenne?

Bij het ontwerpen van een microstripantenne is de keuze van de locatie van het coaxiale voedingspunt cruciaal voor de prestaties van de antenne. Hieronder volgen enkele suggesties voor het selecteren van coaxiale voedingspunten voor microstripantennes:

1. Symmetrie: Probeer het coaxiale voedingspunt in het midden van de microstripantenne te kiezen om de symmetrie van de antenne te behouden. Dit helpt de stralingsefficiëntie en impedantieaanpassing van de antenne te verbeteren.

2. Waar het elektrische veld het grootst is: Het coaxiale voedingspunt kan het beste worden gekozen op de positie waar het elektrische veld van de microstripantenne het grootst is. Dit verbetert de efficiëntie van de voeding en vermindert verliezen.

3. Waar de stroom maximaal is: Het coaxiale voedingspunt kan worden gekozen in de buurt van de positie waar de stroom van de microstripantenne maximaal is om een hoger stralingsvermogen en rendement te verkrijgen.

4. Nulpunt elektrisch veld in enkelvoudige modus: Bij het ontwerp van een microstripantenne wordt, om enkelvoudige modusstraling te bereiken, het coaxiale voedingspunt meestal gekozen op het nulpunt elektrisch veld in de enkelvoudige modus. Dit zorgt voor een betere impedantieaanpassing en stralingskarakteristiek.

5. Frequentie- en golfvormanalyse: Gebruik simulatietools om frequentie-sweeps en elektrische veld-/stroomverdelingsanalyses uit te voeren om de optimale locatie voor het coaxiale voedingspunt te bepalen.

6. Houd rekening met de stralingsrichting: Als stralingskarakteristieken met een specifieke richtingsgevoeligheid vereist zijn, kan de locatie van het coaxiale voedingspunt worden gekozen op basis van de stralingsrichting om de gewenste antennestralingsprestaties te verkrijgen.

In het daadwerkelijke ontwerpproces is het meestal nodig om de bovenstaande methoden te combineren en de optimale positie van het coaxiale voedingspunt te bepalen door middel van simulatieanalyses en daadwerkelijke meetresultaten, om zo te voldoen aan de ontwerpvereisten en prestatie-indicatoren van de microstripantenne. Tegelijkertijd kunnen verschillende typen microstripantennes (zoals patchantennes, spiraalantennes, enz.) specifieke overwegingen met zich meebrengen bij de keuze van de locatie van het coaxiale voedingspunt. Deze vereisen een specifieke analyse en optimalisatie op basis van het specifieke antennetype en toepassingsscenario.

Het verschil tussen een microstripantenne en een patchantenne.

Microstripantennes en patchantennes zijn twee veelvoorkomende kleine antennes. Ze hebben een aantal verschillen en kenmerken:

1. Structuur en indeling:

Een microstripantenne bestaat doorgaans uit een microstrip-patch en een aardingsplaat. De microstrip-patch fungeert als stralingselement en is via een microstrip-lijn met de aardingsplaat verbonden.

- Patchantennes zijn over het algemeen geleidende patches die direct op een diëlektrisch substraat zijn geëtst en geen microstrip-lijnen vereisen zoals microstripantennes.

2. Grootte en vorm:

Microstripantennes zijn relatief klein, worden vaak gebruikt in microgolffrequentiebanden en hebben een flexibeler ontwerp.

- Patchantennes kunnen ook in miniaturisatie worden ontworpen, en in sommige specifieke gevallen kunnen hun afmetingen zelfs kleiner zijn.

3. Frequentiebereik:

- Het frequentiebereik van microstripantennes kan variëren van honderden megahertz tot enkele gigahertz, met bepaalde breedbandeigenschappen.

Patchantennes presteren doorgaans beter in specifieke frequentiebanden en worden over het algemeen gebruikt in toepassingen met specifieke frequenties.

4. Productieproces:

Microstripantennes worden meestal gemaakt met behulp van printplaattechnologie, die massaproductie mogelijk maakt en goedkoop is.

Patchantennes worden meestal gemaakt van materialen op siliciumbasis of andere speciale materialen, hebben bepaalde verwerkingsvereisten en zijn geschikt voor productie in kleine series.

5. Polarisatiekarakteristieken:

Microstripantennes kunnen worden ontworpen voor lineaire of circulaire polarisatie, wat ze een zekere mate van flexibiliteit geeft.

De polarisatie-eigenschappen van patchantennes zijn doorgaans afhankelijk van de structuur en de lay-out van de antenne en zijn minder flexibel dan die van microstripantennes.

Microstripantennes en patchantennes verschillen over het algemeen in structuur, frequentiebereik en fabricageproces. De keuze voor het juiste antennetype moet gebaseerd zijn op specifieke toepassingsvereisten en ontwerpoverwegingen.

Productaanbevelingen voor microstripantennes: