微带(补丁)天线


在本节中,我们将讨论的微带天线,这也是通常所说的贴片天线。 [注: 我会交替使用条款微带天线和微带天线。] 矩形贴片天线进行了分析,是什么在这里学到的,将被应用到理解“PIFA”(平面倒- F天线)。

微带天线的介绍,参数和字段

带宽和边缘场

贴片天线的喂养方法

微带天线的折衷和设计参数

根据微带天线视频模拟瞬态字段

平面倒- F天线 (PIFAs)


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矩形微带天线

贴片天线

微带贴片天线正变得越来越有用,因为它们可以直接印在一块电路板上。微带天线 在手机市场变得非常广泛。贴片天线价格便宜,有低调,很容易制造。

考虑如图1所示的微带天线。该天线是由微带传输线提供电源。 贴片天线,微带传输线 地平面高导电金属(通常是铜)。该修补程序的长度“L”, 宽度为“W”和坐在基板的厚度为“H”(一些介质电路板)上。 “ 介电常数 。地平面或微带的厚度是不是非常重要的。 通常的高度“H”是比工作波长小很多,但没有太多小于一个波长0.05。

(a) (一)贴片天线的顶视图

(b)(二)微带天线侧视图

图1。微带天线(补丁)的几何。

图1微带天线的操作频率是由长度“L”。中心频率将 约:

上面的公式表示,微带天线应等于波长的一半长度内的介质(基板) 介质。

宽度的“W”控制微带天线的输入阻抗。较大的宽度也可以增加带宽。 对于一个方形贴片天线在上面的方式喂养, 输入阻抗 将300欧姆的顺序。通过增加宽度,阻抗可减少。然而,为了减少输入阻抗 50欧姆,往往需要一个非常广泛的贴片天线,这会占用很多宝贵的空间。 进一步的宽度控制的辐射模式。 归辐射模式 约给予:

在上面的,“K”是自由空间波数,鉴于 。等领域的幅度是:

微带天线领域 绘制在图2为W= L= 0.5.

图2。微带天线(补丁)归辐射模式。

贴片天线的方向性是约5-7分贝。领域是线性极化,水平 图1a(我们将看到为什么在下一节中)在观看时,微带天线的方向。 下一步,我们将考虑更多方面参与补丁(微带)天线。

微带天线的边缘场

考虑一个方形贴片天线,美联储在年底以前在图1a。 假设底物是空气(或发泡胶,用介电常数等于1), 而L= W= 1.5米,使该修补程序是在100兆赫的共鸣。高度“H”是等于3厘米。 请注意,通常更高频率的微带, 使他们在实践中少得多。 当一个200欧姆的负载相匹配,如图3所示的S11(反射系数)幅度。

图3。方形贴片天线的S11与频率的大小。

从图3中一些值得注意的意见明显。首先,贴片天线的带宽是非常小的。矩形 贴片天线是出了名的窄带;矩形微带天线的带宽一般为3%。 其次,微带天线设计 操作频率为100 MHz,而且是在大约96 MHz的谐振。此频移是由于 天线周围的边缘领域。这些领域的补丁似乎更长。因此,当设计一个贴片天线,它通常是修剪 2-4%,以实现所需的频率共鸣。

天线周围的边缘领域,可以帮助解释为什么微带天线辐射。考虑侧视图 一个贴片天线,如图4所示。请注意,由于目前的补丁年底是零(开路结束), 目前是最大的半波补丁和修补程序的开始(理论上)零中心。这种低电流值 在饲料中部分解释为什么阻抗高,在美联储结束(我们会解决这个问题稍后再)时。

由于贴片天线可以被看作是一个开路的传输线,电压反射系数 将-1(见更多信息的传输线教程)。   当发生这种情况时,电压和电流的阶段。因此,在补丁电压结束 最大(比如+ V伏)。贴片天线(半波长的距离)的开始,必须在最小(- V伏)电压。 因此,下面的补丁的领域将类似于图4,其中大约显示领域的边缘 周围的边缘。

图4。补丁与下面所示的电场天线侧视图。

它是负责辐射的边缘领域。请注意,表面附近的边缘领域 贴片天线+ Y方向。因此,边缘电子领域微带天线的边缘 添加在第二阶段,产生的辐射 微带天线。这一段是至关重要的理解贴片天线。目前加起来 阶段,以及对贴片天线;然而,在平等的电流,但方向相反的是,在地平面上 取消的辐射。这也解释了为什么微带天线的辐射,但微带传输线 不。微带天线的辐射产生的边缘领域,这是由于有利的电压 分布;从而产生辐射,由于电压,而不是当前。因此贴片天线 “电压散热器”。这是比线天线不同, 辐射,因为电流加起来阶段,因此“目前散热器”。

作为一个方面说明,较小的 “鞠躬”的边缘领域 成为;他们远离的补丁延长。因此,使用一个较小的介电常数基板产量 更好地辐射。相反,当一个微带传输线(没有权力辐射), 高价值的所需,使领域更加紧密地包含(较少边缘), 从而在更短的辐射。这是一个贴片天线设计的取舍。已经有研究论文 写的是不同的电介质(介电常数不同)下的贴片天线,传输线部分用于, 绕过这个问题。

下一步,我们将寻找替代喂养的微带天线(天线连接到接收机或发射机)方法。


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