Een planaire antenne is een platte antenne waarvan de stralingsstructuur op of parallel aan een vlak oppervlak is aangebracht. Afhankelijk van het ontwerp kunnen de stralingselementen bestaan uit geprinte metalen plaatjes, sleuven, spiraalvormige geleiders, golfgeleideropeningen of meerdere elementen die gecombineerd zijn tot een planaire array. Deze geometrie maakt compacte installatie mogelijk op radarpanelen, vliegtuigen, satellietterminals, communicatieapparatuur en RF-testsystemen.
De term beschrijft een fysieke architectuur in plaats van één specifiek antennetype. Een microstrip-patchantenne is een bekende planaire implementatie, maar planaire antennes omvatten ook sleufantennes, planaire spiralen en antennes met golfgeleidervoeding. Hun versterking, bandbreedte, polarisatie en bundelbreedte zijn afhankelijk van de elementgeometrie, het voedingsnetwerk, het materiaal en de effectieve apertuur.
Kernpunt:"Planaire antenne" is een brede ontwerpcategorie. De juiste antenne moet worden gekozen op basis van frequentiebereik, versterking, polarisatie, bandbreedte, stralingspatroon, interface en installatievereisten.
Hoe werkt een planaire antenne?
Wanneer RF-energie het stralingselement bereikt, ontstaan er stroom- en elektromagnetische velden over de vlakke opening. De geometrie en afmetingen van het element bepalen de resonantiefrequentie, terwijl de positie van de voeding en de aanpassingsstructuur bepalen hoe efficiënt de energieoverdracht verloopt. In zendmodus stralen de velden de vrije ruimte in. In ontvangstmodus zet dezelfde structuur de binnenkomende elektromagnetische golven om in geleide RF-energie.
Basisstructuur van een planaire antenne
- Stralingselement of opening:Het actieve oppervlak kan bestaan uit een patch, een sleuf, een spiraalvormig spoor of een reeks herhaalde elementen.
- Grondvlak of ondersteunende constructie:Dit biedt een referentieoppervlak, beïnvloedt het stralingspatroon en kan de isolatie ten opzichte van het montageplatform verbeteren.
- Voedingsnetwerk:Microstrip-lijnen, coaxiale probes, golfgeleiders, koppelingssleuven en centrale voedingsnetwerken kunnen worden gebruikt afhankelijk van de bandbreedte-, vermogens- en arrayvereisten.
- Substraat, radome en behuizing:Hun diëlektrische en mechanische eigenschappen kunnen van invloed zijn op de efficiëntie, de afstemming, het thermische gedrag en de milieubestendigheid.
Veelvoorkomende typen planaire antennes
- Microstrip patch-antennes:Geprinte patches boven een aardingsvlak bieden een dunne, lichtgewicht structuur en een eenvoudige integratie met RF-circuits. Zie onze handleiding voor meer informatie.Structuur en werking van microstripantennesvoor een gedetailleerde uitleg.
- Planar sleuf- en golfgeleidersleufarrays:Door sleuven in een geleidend oppervlak of een opening in een golfgeleider aan te brengen, kunnen gecontroleerde polarisatie, bundelbreedte en versterking worden verkregen.
- Planaire antenne-arrays:Meerdere elementen zijn over een vlakke opening geplaatst. Hun onderlinge afstand en de voedingsfase bepalen het gecombineerde bundel- en zijlobgedrag.
- Vlakke spiraalantennes:Spiraalvormige geleiders kunnen breedbandwerking en circulaire polarisatie ondersteunen wanneer hun geometrie en voeding correct zijn ontworpen.
Deze ontwerpen hebben een onopvallende vorm gemeen, maar zijn niet onderling verwisselbaar. Elke familie heeft verschillende kenmerken op het gebied van bandbreedte, efficiëntie, vermogen, productie en integratie.
Belangrijkste prestatie- en ontwerpfactoren
- Frequentiebereik en bandbreedte:De afmetingen van het element, de eigenschappen van het substraat, de geometrie van de opening en het ontwerp van de voeding moeten de vereiste werkingsband ondersteunen.
- Versterking en diafragmagrootte:Een hogere versterking vereist over het algemeen een grotere effectieve opening of een opstelling met meer stralingselementen.
- Bundelbreedte en zijlobben:Het elementpatroon, de afstand tussen de elementen, de amplitude-verdeling en de fasecontrole bepalen het uiteindelijke stralingspatroon.
- Polarisatie:Afhankelijk van de oriëntatie van de verbinding, de voortplantingsomstandigheden en de systeemvereisten kan gekozen worden voor lineaire, dubbel-lineaire of circulaire polarisatie.
- Rendement en voerverlies:Diëlektrisch verlies, geleiderverlies, golfgeleiderverlies en de complexiteit van het voedingsnetwerk beïnvloeden de gerealiseerde versterking.
- Mechanische en omgevingslimieten:Afmetingen, gewicht, connector- of golfgeleiderinterface, vermogensverwerking, temperatuur, afdichting, trillingen en montagemethode moeten in een vroeg stadium worden beoordeeld.
Voordelen en beperkingen
Voordelen
- Laag profiel, geschikt voor vlakke of conforme installaties.
- Goede compatibiliteit met arrays, RF-circuits en compacte systeembehuizingen.
- Flexibele regeling van versterking, polarisatie, bundelbreedte en werkfrequentie
- Schaalbare opening voor radar-, communicatie- en meettoepassingen
Beperkingen
- De bandbreedte en efficiëntie kunnen bij sommige geprinte ontwerpen beperkt zijn.
- Voedingsverlies en fabricagefouten worden belangrijker bij hogere frequenties.
- Arrays met een hoge versterking vereisen mogelijk een grotere opening en een zorgvuldig thermisch of structureel ontwerp.
- Nabijgelegen metalen onderdelen, radomes, behuizingen en montageoppervlakken kunnen de gemeten prestaties beïnvloeden.
Typische toepassingen
Planaire antennes worden gebruikt in radar- en sensorsystemen, satellietcommunicatieterminals, point-to-point microgolfverbindingen, ruimtevaartplatforms, draadloze infrastructuur, navigatieapparatuur, elektronische testsystemen en compacte RF-apparaten. De voorkeursarchitectuur hangt af van de prioriteit van het project: brede bandbreedte, hoge versterking, elektronische scanning, laag profiel, circulaire polarisatie of milieubestendigheid.
Planar antenne versus microstrip antenne
Een microstripantenne is een type planaire antenne, maar de twee termen zijn niet identiek. Microstripantennes gebruiken normaal gesproken een geprint metalen vlak, een diëlektrisch substraat en een aardingsvlak. Een planaire antenne kan in plaats daarvan sleuven, golfgeleiderholtes, spiraalvormige geleiders of een reeks verschillende stralingselementen gebruiken. Het duidelijk maken van dit onderscheid voorkomt dat een algemeen artikel over planaire antennes een gedetailleerde handleiding voor microstripantennes herhaalt.
Hoe kies je een vlakke antenne?
Begin met het bepalen van het gewenste frequentiebereik, de versterking, de bundelbreedte, de polarisatie, de VSWR, de interface, het vermogensniveau en de beschikbare installatieruimte. Houd vervolgens rekening met de bedrijfsomgeving, de radome of behuizing, de montagerichting, het kabel- of golfgeleiderverlies en of een standaard of aangepast stralingspatroon vereist is. Bij array-ontwerpen kunnen ook het niveau van de zijlobben, de elementafstand, de voedingsverdeling en het scanbereik van belang zijn.
RF MISO planaire antenneoplossingen
RF MISO levert planaire en array-antenneoplossingen voor radar-, communicatie-, meet- en systeemintegratietoepassingen. Bekijk ons aanbod.vlakke antenneproductenOf neem contact op met ons team en deel uw wensen met betrekking tot frequentie, versterking, polarisatie, interface, afmetingen en omgevingsfactoren.
Veelgestelde vragen
Is een vlakke antenne hetzelfde als een patchantenne?
Nee. Een patchantenne is een veelvoorkomende vlakke implementatie, maar vlakke antennes kunnen ook gebruikmaken van sleuven, golfgeleideropeningen, spiralen en arrays met meerdere elementen.
Kan een vlakke antenne een hoge versterking leveren?
Ja. Een hoge versterking kan worden bereikt met een voldoende grote effectieve opening of een goed ontworpen array. Het uiteindelijke resultaat hangt af van de efficiëntie, het voedingsverlies, de afstand tussen de elementen en de openingverdeling.
Welke polarisatie kan een planaire antenne ondersteunen?
Afhankelijk van het stralingselement en de voedingsconfiguratie kan een planaire antenne lineaire, dubbel-lineaire of circulaire polarisatie ondersteunen.
Uitgelichte planaire antenneproducten
De volgende RF MISO-modellen illustreren compacte vlakke en sleufgolfgeleiderantenne-opties voor microgolftoepassingen.
RM-PA10145-30, 10-14,5 GHz
RM-SWA910-22, 9-10 GHz
E-mail:info@rf-miso.com
Telefoon: 0086-028-82695327
Website: www.rf-miso.com
Geplaatst op: 14 november 2023
