تحقیقات انجام شده درباره طراحی، شبیه سازی وساخت یک آنتن میکرواستریپی جدید با قابلیت ... |
۳) تلفات اهمی زیاد در ساختار تغذیه آرایه ها
۴) تشعشع به صورت نیم صفحه
۵) داشتن ساختار پیچیده تغذیه برای آرایه ها
۶) داشتن خلوص پلاریزاسیون[۱] ضعیف
۷) تشعشعات فرعی از تغذیه و نقاط اتصال
۸) تحریک موجهای سطحی
۹) قابلیت های مدیریت توان ضعیف
آنتنهای میکرواستریپ پهنای باند باریکی در حد ۱ تا ۵ درصد در حالت عادی دارند که معیار محدود کننده عمده برای کاربردهای این آنتنها میباشد. بیشترین تلاش محققین در این مقوله صرف افزایش پهنای باند این آنتنها شده است و پهنای باندهایی تا ۷۰ درصد بدست آمده است [۲] و [۳].
۱-۳ انواع آنتنهای میکرواستریپ
آنتنهای میکرواستریپ نسبت به آنتنهای مرسوم مایکروویوی توسط تعداد زیادی از پارامترهای فیزیکی توصیف میشوند. این آنتنها دارای انواع مختلفی با ویژگیهای مخصوص به خود بوده و برای کاربرد های
۲
متنوعی با توجه به مشخصات مورد نظر استفاده میشوند. تمام آنتنهای میکرواستریپ به چهار دسته اصلی تقسیم بندی میشوند:
-
- آنتنهای پچ میکرواستریپ
-
- آنتنهای دو قطبی میکرواستریپ
-
- آنتنهای اسلات میکرواستریپ
-
- آنتنهای میکرواستریپ موج رونده
۱-۳-۱ آنتنهای پچ[۲] میکرواستریپ
این آنتنها شامل یک پچ مسطح یا غیرمسطح که در یک طرف دی الکتریک و صفحه زمین در سوی دیگر دی الکتریک میباشند. ضخانت پچ عموما در نظر گرفته می شود. زیر لایه های زیادی وجود دارند که برای طراحی آنتنهای میکرواستریپ استفاده میشوند و ثابتهای دی الکتریک آنها معمولا در رنج بین۲/۲ تا۱۲ میباشند. ارتفاع زیرلایه در این آنتنها میباشد. ثابتهای دی الکتریک کم، دارای بازده بالا و پهنای باند بیشتری هستند که البته با بزرگتر بودن ارتفاع زیر لایه همراه است. زیر لایه های نازک با ثابتهای دی الکتریک بیشتر برای مدارات مایکروویو مطلوبند چون آنها نیاز به میدانهای محدود دارند تا تشعشعات نامطلوب را مینیمم کنند، لکن دارای پهنای باند و بازده پایینتری خواهند بود. پچ دارای اشکال مختلف میباشد. مهمترین آنها که کاربرد عملی دارند و بیشتر در طراحی آنتنها مورد استفاده قرار میگیرند، در شکل۱-۲ نشان داده شده است [۱].
شکل ۱-۲: اشکال مختلف برای پچ میکرواستریپ[۱].
۳
عموما پچ های مستطیلی و دایروی مورد استفاده قرار می گیرند، چون تحلیل و ساخت آنها ساده تر است و خواص تابشی خوبی دارند، به ویژه اینکه تابش پلاریزاسیون متقابل پایینی دارند، و نوعاً آنتنهای پچ دارای بهره ی ۵ الی ۶ دسی بل و محدوده پهنای بیم dB3 آن از ۷۰ تا ۹۰ درجه میباشد[۱].
۱-۳-۲ آنتنهای دو قطبی[۳] میکرواستریپ
این نوع آنتنها نسبت به پچ از نظر شکل، دارای نسبت طول به پهنای متفاوتی هستند. پهنای آنتنهای دوقطبی معمولا کوچکتر از ۰۵/۰است. پترنهای تشعشعی آنتنهای پچ و دوقطبی بخاطر توزیع جریان طولی مشابه روی آنها یکسان است، ولی مقاومت تشعشعی، پهنای باند و پلاریزاسیون تقاطعی آنها بسیار متفاوت میباشد[۴]و[۵]. آنتنهای دوقطبی میکرواستریپ از این جهت مورد توجه قرار میگیرند که پلاریزاسون خطی ایجاد کرده و فضای کمی را اشغال می کنند لذا برای آرایهها مناسب میباشند. این آنتنها دارای کاربرد فراوان درفرکانسهای خیلی بالا هستند و بدین منظور زیر لایهی آنها ضخیم (بیانگر خازن با صفحات دور از هم، کاهش انرژی ذخیره شده و کاهش ضریب کیفیت) انتخاب میگردد تا پهنای باند مناسب حاصل شود. شبکه تغذیه برای این آنتنها بسیار مهم بوده و در مرحله آنالیز باید در نظر گرفته شود. درشکل ۱-۳ یک نمونه از آنتنهای دوقطبی میکرواستریپی که به روش مجاورتی تغذیه شده است را مشاهده میکنید [۱].
شکل ۱-۳: آنتن دوقطبی با تغذیه مجاورتی[۱].
۱-۳-۳ آنتنهای اسلات میکرواستریپ[۴]
در این نوع آنتن، یک اسلات درصفحه زمین یک زیرلایه زمین شده قرار گرفته است. در شکل۱-۴ بعضی از اشکال این نوع آنتنها نشان داده شده است. تغذیه این نوع آنتنها با بهره گرفتن از خطوط میکرواستریپ ویا موجبر کوپلانار[۵] میباشد. این آنتنها معمولا تشعشع کننده های دوسویه هستند چون در هر دو سوی اسلات تشعشع می کنند. تشعشع یک جهته زمانی بدست می آید که یک صفحه منعکس کننده در یک درطرف اسلات قرار داده شود[۱]. آنتنهای اسلات نسبت به آنتنهای پچ مزایایی دارند. به عنوان مثال پهنای باند بیشتری ایجاد می کنند و اصولا با آنتنهای اسلات میتوان تا حد امکان آنتن را فشرده ساخت. این آنتن ها در فصل سوم به تفصیل نوضیح داده شدهاند.
۴
شکل ۱-۴: چند نمونه از ساختارهای آنتن اسلات (شکاف دار) میکرواستریپی[۱].
۱-۳-۴ آنتنهای میکرواستریپ موج رونده[۶]
این نوع از آنتنها دارای یک دسته هادی زنجیرهای متناوب میباشند و یا اینکه متشکل از خط میکرواستریپ دراز با پهنای کافی برای برقراری یک موج TE هستند. این آنتنها توسط یک بار مقاومتی برای جلوگیری از تولید امواج ایستاده تطبیق میگردند. اگر سیستم آنتن به نوعی طراحی شود که بار متصل به انتهای آنتن با کل سیستم قبل خود دارای یک نوع تطبیق امپدانسی بالایی باشد، آنگاه موج ایجادی توسط منبع در انتهای آنتن برگشت داده نمی شود که این نوع خاص آنتنها با عنوان آنتنهای موج رونده شناخته میشوند. در واقع این نوع آنتنها به عنوان یک هدایتگر امواج رونده به حساب میآیند. اگر ابعاد آنتن خیلی بزرگ باشد آنگاه توان امواج تولیدی منبع را در این مسافت طولانی متفرق ساخته و هدر میدهد که در نتیجه باعث می شود هیچ برگشت توانی نداشته باشیم .به این علت که این آنتنها تنها امواج خالص را (بدون ترکیب سیگنالهای رفت و برگشت) انتقال می دهند آنگاه جریان و ولتاژ در کل سیستم دارای اشکالی مشابه خواهد بود. بنابراین امپدانس ورودی این آنتنها خالص و حقیقی بوده و در کل، پهنای باند بالا را تولید می کنند [۶] و [۷]. این آنتنها طوری طراحی میشوند که پترن تشعشی آنها در فاصله بین تشعشع از پهلو و تشعشع از انتها قرار گیرد. اشکال مختلف این آنتنها در شکل ۱-۵ نشان داده شده است[۱].
۵
شکل ۱-۵ : انواع آنتن های میکرواستریپی موج رونده [۱].
انتخاب نوع آنتن میکرواستریپ به عوامل متعددی بستگی دارد. با توجه به اینکه هر کدام از انواع یاد شده دارای مشخصات تشعشی خاصی هستند، بسته به نوع کاربرد آنتن مورد نظر انتخاب می شود. بعنوان مثال ساخت و طراحی آنتنهای نوع اول ساده تر بوده و بیشتر مورداستفاده قرار میگیرد. آنتنهای اسلات میکرواستریپ و آنتنهای پچ قابلیت تولید میدانهای با پلاریزاسیون خطی ودایره ای را دارند ولی آنتنهای دوقطبی تنها می توانند پلاریزاسیون خطی تولید کنند. از نظر شکل آنتن نیز هر کدام دارای اشکال متنوعی هستند که فرایند طراحی و مشخصات تشعشی متفاوتی خواهند داشت. موارد یاد شده بطور خلاصه در جدول ۱-۱ آمده است[۱].
۶
جدول ۱-۱ : مقایسه ی مشخصات سه نمونه از آنتنهای مایکرواستریپ[۱].
مشخصات آنتن | آنتن پچ میکرواستریپ |
آنتن اسلات میکرواستریپ |
آنتن دایپل میکرواستریپ |
ساختار | نازک | نازک | نازک |
فرم در حال بارگذاری ...
[جمعه 1400-07-23] [ 01:19:00 ق.ظ ]
|