Dulliau Bwydo Antena Microstrip: Mathau a Dewis

Mae antena microstrip yn antena printiedig proffil isel lle mae clwt dargludol wedi'i ffurfio ar un ochr i swbstrad dielectrig a phlân daear wedi'i osod ar yr ochr arall. Mae'r strwythur bwydo yn trosglwyddo ynni RF rhwng y llinell drosglwyddo a'r clwt ymbelydrol, felly mae ganddo ddylanwad uniongyrchol ar rwymedigaeth mewnbwn, lled band gweithredu, effeithlonrwydd ymbelydredd, purdeb polareiddio a chymhlethdod gwneuthuriad.

Y pedwar dull bwydo antena microstrip a ddefnyddir fwyaf eang yw'r porthiant llinell microstrip, porthiant stiliwr cyd-echelinol, porthiant cysylltiedig ag agorfa a phorthiant cysylltiedig ag agosrwydd. Nid oes unrhyw ddull sengl sydd orau ar gyfer pob dyluniad. Mae'r dewis cywir yn dibynnu ar y lled band gofynnol, proffil antena, ynysu, trin pŵer, cynllun yr arae a'r broses weithgynhyrchu.

Am gyflwyniad ehangach i strwythur ac egwyddor weithredu'r antena, gweler ein canllaw istrwythur antena microstrip, egwyddorion gweithio a chymwysiadauMae'r erthygl hon yn canolbwyntio'n benodol ar fecanweithiau bwydo, cyfaddawdau ymarferol a dewis pwynt bwydo.

Beth yw porthiant antena microstrip?

Mae porthiant yn cysylltu'r ffynhonnell neu'r derbynnydd RF â'r clwt ymbelydrol wrth drawsnewid rhwystriant y system i rwymiant mewnbwn yr antena. Mewn dyluniad ymarferol, mae'r porthiant yn rhan o'r antena yn hytrach nag yn fanylyn ar wahân. Mae ei geometreg yn newid y dosbarthiad cerrynt, amledd atseiniol, colled dychwelyd, lled band defnyddiadwy ac ymbelydredd diangen.

Mae porthiant antena microstrip yn cael ei rannu'n gyffredin yn ddulliau cyswllt uniongyrchol a dulliau wedi'u cyplu'n electromagnetig. Mae porthiant llinell microstrip a chwiliedydd cyfechelinol yn gwneud cyswllt trydanol uniongyrchol â'r clwt. Mae porthiant wedi'i gyplu ag agorfa ac wedi'i gyplu ag agosrwydd yn trosglwyddo ynni trwy gyplu electromagnetig ac fel arfer yn defnyddio mwy nag un haen swbstrad.

Pedwar Prif Ddull Bwydo Antena Microstrip

1. Porthiant Llinell Microstrip

Mewn porthiant llinell microstrip, mae llinell drosglwyddo brintiedig wedi'i chysylltu'n uniongyrchol â'r clwt. Gellir cynhyrchu'r llinell a'r clwt ar yr un swbstrad mewn un broses PCB, gan wneud y dull hwn yn syml, yn isel ei broffil ac yn addas ar gyfer cynhyrchu cost isel a llawer o araeau printiedig.

Gellir addasu paru impedans trwy newid lled y llinell borthiant, defnyddio mewnosodiad, ychwanegu trawsnewidydd chwarter ton neu optimeiddio'r gyffordd rhwng y llinell a'r clwt. Y prif gyfyngiad yw bod y llinell borthiant hefyd yn pelydru. Gall yr ymbelydredd ffug hwn effeithio ar groesbolareiddio a'r patrwm ymbelydredd, yn enwedig pan fo'r swbstrad yn gymharol drwchus neu pan fo'r rhwydwaith porthiant yn hir.

2. Porthiant Prob Cyfechelol

Mae porthiant stiliwr cyd-echelinol yn mynd trwy'r plân daear a'r swbstrad. Mae'r dargludydd allanol cyd-echelinol wedi'i gysylltu â'r plân daear, tra bod y dargludydd mewnol wedi'i gysylltu â'r clwt. Mae symud safle'r stiliwr yn darparu ffordd gyfleus o ddewis y gwrthiant mewnbwn a ddymunir heb argraffu llinell borthiant ar yr wyneb sy'n ymbelydru.

Mae'r dull hwn yn cynnig lleoliad pwynt porthiant hyblyg ac ymbelydredd llinell borthiant isel yn gyffredinol, ond mae angen drilio a chysylltiad trydanol dibynadwy. Mae stiliwr hir yn cyflwyno anwythiant, felly gall perfformiad ddirywio gyda swbstradau trwchus yn drydanol neu ar amleddau uwch. Felly, dylid cynnwys geometreg y cysylltydd, cyfaint y sodr a goddefgarwch gweithgynhyrchu yn y model terfynol.

3. Porthiant Cyplysedig ag Agorfa

Mae porthiant sy'n gysylltiedig ag agorfa yn gosod y llinell drosglwyddo o dan awyren ddaear a'r clwt uwchben. Mae ynni'n mynd trwy slot yn yr awyren ddaear. Gan fod yr awyren ddaear yn gwahanu'r rhwydwaith porthiant o'r clwt sy'n ymbelydru, mae'r trefniant hwn yn darparu ynysu da rhwng y porthiant a'r rheiddiadur a gall leihau ymbelydredd porthiant diangen.

Mae dimensiynau'r slot, safle'r slot, bonyn y llinell borthiant, trwch y swbstrad a'r cysonion dielectrig i gyd yn effeithio ar gyplu a chyfatebu. Gall cyplu agorfa gynnal lled band ehangach na llawer o borthiannau uniongyrchol, ond mae angen strwythur amlhaenog ac aliniad cywir rhwng y llinell, y slot a'r clwt.

4. Porthiant Cyplysedig Agosrwydd

Mewn porthiant cysylltiedig ag agosrwydd, a elwir hefyd yn borthiant cysylltiedig electromagnetig, mae'r llinell microstrip wedi'i gosod o dan y clwt ac wedi'i gwahanu oddi wrtho gan haen ddeuelectrig. Mae'r llinell yn gorgyffwrdd â rhan o'r clwt, ac mae ynni'n cael ei drosglwyddo trwy'r maes electromagnetig. Nid oes cysylltiad trydanol uniongyrchol a dim slot yn y plân daear.

Mae hyd y gorgyffwrdd, safle'r llinell, priodweddau'r swbstrad a thrwch yr haen yn rheoli'r cyplu. Gall y dull hwn ddarparu lled band rhwystriant eang ac ymbelydredd ffug isel, ond mae'r strwythur dwy haen yn fwy trwchus ac yn fwy sensitif i oddefiadau aliniad a bondio.

Cymhariaeth o Ddulliau Bwydo Antena Microstrip

Dull bwydo	Potensial lled band nodweddiadol	Gwneuthuriad	Ymbelydredd porthiant / ynysu	Yn fwyaf addas i
Llinell microstrip	Cul i gymedrol	PCB syml, un haen	Mwy o ymbelydredd llinell borthiant	Dyluniadau ac araeau printiedig proffil isel, cost isel
chwiliedydd cyd-echelinol	Cul i gymedrol	Drilio a chysylltiad fertigol	Ymbelydredd llinell borthiant isel	Tiwnio pwynt porthiant elfen sengl hyblyg
Cyplysedig ag agorfa	Cymedrol i eang	Amlhaenog gydag aliniad slot	Ynysu porthiant da	Dyluniadau sy'n gofyn am ynysu a lled band ehangach
Agosrwydd-gyplysedig	Eang	Amlhaenog gydag aliniad gorgyffwrdd	Ymbelydredd ffug isel	Dyluniadau band eang lle mae trwch ychwanegol yn dderbyniol

Tueddiadau dylunio cymharol yw'r rhain, nid gwarantau perfformiad sefydlog. Gall siâp y clwt, colled y swbstrad, y cysonyn dielectrig, y trwch, yr amledd, hyd y rhwydwaith porthiant a goddefgarwch gweithgynhyrchu newid y canlyniad.

Sut i Ddewis y Dull Bwydo Cywir

Lled band gofynnol:Mae porthiant uniongyrchol yn aml yn ddigonol ar gyfer systemau band cul. Efallai y bydd cyplu agorfa neu agosrwydd yn cael ei ffafrio pan fo lled band rhwystriant ehangach yn ofyniad sylfaenol.
Cyfrif proffil a haen:Mae porthiant llinell microstrip yn cadw'r strwythur yn denau ac yn hawdd i'w gynhyrchu. Mae porthiant cyplysol yn gofyn am haenau ac aliniad ychwanegol.
Purdeb ymbelydredd:Os yw ymbelydredd rhwydwaith porthiant neu ynysu blaen i gefn yn hanfodol, gall strwythur sy'n gysylltiedig ag agorfeydd wahanu'r porthiant o'r clwt.
Integreiddio araeau:Mae rhwydweithiau microstrip printiedig yn gyfleus ar gyfer araeau, ond mae colli llinell ac ymbelydredd parasitig yn cynyddu wrth i'r rhwydwaith fynd yn hirach. Dylid gwerthuso cynllun porthiant corfforaethol a goddefgarwch osgled/cyfnod gyda'i gilydd.
Amlder a goddefgarwch:Ar amleddau tonnau milimetr, mae trawsnewidiadau cysylltydd, goddefgarwch ysgythru, trwch y swbstrad a gwallau cofrestru yn dod yn arwyddocaol yn drydanol.
Terfynau pŵer a thermol:Dylid gwirio colled dargludydd, gwresogi dielectrig, dwysedd cerrynt y cysylltydd a chrynodiad y maes lleol ar gyfer y lefel pŵer a fwriadwyd.
Cost ac ailadroddadwyedd:Efallai nad y dyluniad gyda'r lled band efelychiedig gorau yw'r dewis cynhyrchu gorau os oes angen bondio anodd neu aliniad amlhaen tynn.

Sut i Ddewis Pwynt Bwydo Prob Coaxial

Y safle chwiliedydd cywir yw'r lleoliad sy'n cyflwyno'r rhwystriant mewnbwn targed wrth gyffroi'r modd bwriadedig gyda chroes-bolareiddio derbyniol. Ni ddylid ei ddewis yn awtomatig yng nghanol y clwt, y pwynt maes trydan mwyaf na'r pwynt cerrynt mwyaf.

Ar gyfer clwt petryalog confensiynol sy'n gweithredu yn ei fodd sylfaenol, mae'r gwrthiant mewnbwn yn gyffredinol yn uchel ger ymyl sy'n ymbelydru ac yn lleihau wrth i'r porthiant symud tuag at y canol ar hyd y dimensiwn atseiniol. Fel arfer ceir pwynt 50-ohm rhwng yr ymyl a'r canol. Mae'r union safle yn dibynnu ar ddimensiynau'r clwt, priodweddau'r swbstrad, diamedr y stiliwr, yr awyren ddaear, y cysylltydd a strwythurau cyfagos.

Dechreuwch gyda dimensiynau'r clwt ar gyfer yr amledd atseiniol a'r polareiddio gofynnol.
Rhowch y stiliwr ar linell gymesuredd briodol i helpu i gyffroi'r modd a ddymunir a chyfyngu ar feysydd traws-bolaredig.
Ysgubwch yr wrthbwyso o'r ymyl sy'n ymledol mewn model electromagnetig ton lawn nes cyrraedd yr impedans targed a'r golled dychwelyd.
Cynhwyswch y trawsnewidiad cydechelog, anwythiant y stiliwr, y pad sodr, y plân daear meidraidd, y lloc a'r radome pan fyddant yn rhan o'r cynulliad terfynol.
Adeiladu model goddefgarwch ar gyfer trwch y swbstrad, y cysonyn dielectrig, ysgythru a gwall safle porthiant.
Dilyswch yr antena a weithgynhyrchwyd gyda dadansoddwr rhwydwaith fector wedi'i galibro ac addaswch hi dim ond ar ôl cymharu'r awyrennau cyfeirio mesur ac efelychu.

Gwiriadau Dylunio a Mesur

Dylid gwirio optimeiddio porthiant yn erbyn mwy nag un gwerth paramedr-S. Fel arfer, mae adolygiad cyflawn yn cynnwys:

Amledd atseiniol, S11, colled dychwelyd, VSWR a lled band rhwystriant.
Impedans mewnbwn real a dychmygol ar draws y band gweithredu.
Cyfanswm effeithlonrwydd, enillion wedi'u gwireddu a cholled dargludydd/dielectrig.
Patrymau ymbelydredd cyd-bolaredig a thraws-bolaredig yn y prif blanau.
Cymhareb blaen-i-gefn, llabedau ochr ac ystumio patrwm a achosir gan y porthiant neu'r cysylltydd.
Dosbarthiad cerrynt a thystiolaeth o ddulliau tonnau arwyneb neu drefn uwch anfwriadol.
Perfformiad o dan amodau tymheredd, radome, tai, llwybro ceblau a gosod disgwyliedig.

Cymwysiadau

Defnyddir antenâu a rhesi microstrip mewn terfynellau cyfathrebu diwifr, offer lloeren a llywio, synwyryddion radar, telemetreg, llwyfannau awyrofod, systemau profi a chynhyrchion RF cryno wedi'u hymgorffori. Dylid dewis y bensaernïaeth porthiant ar gyfer y gofyniad system gwirioneddol: gall porthiant printiedig syml fod yn ddelfrydol ar gyfer uned band cul gryno, tra gellir cyfiawnhau porthiant cyplysedig ar gyfer lled band ehangach neu ynysu cryfach.

Cwestiynau Cyffredin

Pa ddull bwydo antena microstrip yw'r symlaf?

Fel arfer, y porthiant llinell microstrip yw'r symlaf oherwydd gellir argraffu'r llinell a'r clwt ar yr un swbstrad. Mae'n hawdd ei integreiddio â rhwydwaith porthiant planar, er bod rhaid rheoli ymbelydredd y llinell borthiant.

Pa ddull bwydo sy'n darparu'r lled band ehangaf?

Yn gyffredinol, mae porthiant sy'n gysylltiedig ag agosrwydd ac sy'n gysylltiedig ag agorfa yn cynnig potensial lled band mwy na phorthiant uniongyrchol sylfaenol. Mae'r lled band gwirioneddol yn dal i ddibynnu ar geometreg gyflawn yr antena a'r pentwr swbstrad.

Pa borthiant sy'n cynnig yr ynysu gorau o'r clwt sy'n ymbelydru?

Mae cyplu agorfa yn darparu ynysu strwythurol cryf oherwydd bod plân daear yn gwahanu'r llinell borthiant o'r clwt. Mae angen gwerthuso gollyngiadau slotiau ac ymbelydredd yn ôl o hyd.

A yw'r pwynt porthiant yn newid yr amledd atseiniol?

Ei brif bwrpas yw cyfateb rhwystriant, ond mae'r stiliwr neu'r llinell hefyd yn tarfu ar y meysydd electromagnetig. Gall stilwyr mawr, stilwyr hir, cyplu cryf neu borthiant yn agos at ranbarth maes sensitif symud y cyseiniant yn ogystal â'r rhwystriant mewnbwn.

Beth yw'r gwahaniaeth rhwng bwydo a chyfatebu impedans?

Mae bwydo yn disgrifio sut mae ynni RF yn cael ei ddanfon i'r clwt. Paru impedans yw'r broses o wneud mewnbwn yr antena yn gydnaws â'r llinell drosglwyddo, fel arfer 50 ohms. Mae safle a geometreg y bwydo yn newidynnau paru pwysig, ond gellir defnyddio trawsnewidyddion, mewnosodiadau, bonion neu rwydweithiau paru ychwanegol hefyd.

Casgliad

Mae dewis porthiant antena microstrip yn benderfyniad ar lefel y system. Mae porthiant chwiliedydd llinell microstrip a chyd-echelinol yn ffafrio symlrwydd a thiwnio uniongyrchol, tra bod cyplu agorfa ac agosrwydd yn cynnig ynysu cryfach neu led band ehangach ar gost haenau ychwanegol a rheolaeth weithgynhyrchu dynnach. Dylid cadarnhau'r perfformiad terfynol bob amser gydag efelychiad ton lawn, dadansoddiad goddefgarwch a mesuriad wedi'i galibro.

Argymhellion Cynnyrch Antena Microstrip

Archwiliwch RF MISOcynhyrchion antena microstripisod, neucysylltwch â'n tîm peiriannegi drafod ystod amledd, enillion, polareiddio, rhyngwyneb a gofynion integreiddio.