Respaldados por la cavidad Antenas Slot

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El página anterior introducir antenas de ranura fue sobre todo teórico (que le da una idea intuitiva de la forma en la ranura de trabajo antenas), sin embargo, ya que se trataba de un infinito la realización de plano no es del todo práctico. Una antena de ranura práctica es la ranura cavidad respaldado por la antena . Desafortunadamente, las ecuaciones relacionadas con estas antenas son un poco complicados y, en mi opinión no dan una buena idea de cómo funcionan. Por lo tanto, voy a presentar los conceptos básicos, el presente algunos resultados experimentales y tratar de dar una idea de los parámetros de diseño.

La antena de la ranura de base cavidad respaldado se muestra en la Figura 1 (en un cubo rectangular de tamaño A * B * C). Las paredes son metálicas (conductores de la electricidad),  y el interior es hueco. En un extremo, una ranura se corta. La cavidad es excitada por lo general una antena de la sonda en el intererior de la cavidad, que por lo general se modela como una antena monopolo . La antena monopolo emocionante se muestra en la verde .

cavity-backed slot antenna

Figura 1. ranura de la cavidad respaldado por la antena.

Voy a dar algunos resultados experimentales de esta antena. Vamos a la altura de  la cavidad C = 36 mm, la longitud será A = 87 mm y la altura B = 36 mm. La altura de la antena monopolo se 29.5mm, de modo que el monopolo es un cuarto de longitud de onda larga en GHz 2.55. El monopolo se centrará alrededor de la cavidad en la dirección y, y 61,5 detrás de la ranura en la dirección x. La ranura es de 58 mm de largo (en la dirección y) y de 3 mm (en la dirección z).

S11 se mide de esta antena (en relación con una de 50 ohmios fuente), y se representa frente a la frecuencia en la Figura 2.

S11 for cavity-backed slot antenna

igura 2. S11 en función de la frecuencia de ranura de la cavidad respaldado.

La antena tiene un primer resonancia en alrededor de 2,45 GHz. A esta frecuencia, la antena de la ranura es de aproximadamente 0,474 longitudes de onda larga - Que es aproximadamente la longitud de una resonancia antena dipolo . S11 a gotas por debajo de -20 dB a esta frecuencia, lo que indica que la mayor parte de la energía se irradia de distancia. La ancho de banda , medida (un poco arbitrariamente) como el rango de frecuencias que la S11 es inferior a -6 dB es aproximadamente de 2,35 GHz a 2,55 GHz, dando una ancho de banda fraccional de poco más de 8%.

Tenga en cuenta que dos otras salsas («resonancias») en la curva de S11 se producen, aproximadamente a 3 GHz y 4.18. En estas frecuencias, la longitud de la ranura es de 0,58 y 0,81 longitudes de onda, respectivamente.

El volumen de la cavidad normalmente influye en el ancho de banda - un volumen mayor a menudo se produce un mayor ancho de banda. El material dentro de la cavidad (hasta ahora he asumido que se llena de aire), puede ser sustituida por un medio dieléctrico. Esto reduce la longitud de resonancia de la ranura, lo que permite una antena más pequeña. La desventaja es que el ancho de banda y la eficiencia general disminución de la cavidad con un medio dieléctrico.

El patrón de radiación a 2,45 GHz se presenta ahora. La H-plano (plano xy) se muestra en la figura 3, y E-plano (plano xz) se muestra en la Figura 4.

radiation pattern of cavity-backed slot antenna

Figura 3. H-plano (plano xy). Ángulo medido fuera del eje x hacia el eje y.

radiation pattern of H-plane for cavity slot antennas

Figura 4. E-plano (plano xz). Ángulo medido fuera del eje z (con eje x).

El patrón de radiación se parece bastante a la de una antena dipolo en el delantero plano-H. El 3 dB haz es más o menos 60 grados en este plano. La diagrama de radiación se ve disminuida en la parte trasera H-plano, con un lóbulo significativa alrededor de 6 dB por debajo del pico de la viga principal. En el plano E, el patrón es bastante amplio, con un beamwidht de 3 dB de unos 120 grados. El patrón general de estas antenas los hacen muy adecuados para su uso en antena matrices . El pico ganar de una ranura fina suele ser alrededor de 3.2 dB.

En la siguiente sección, veremos las guías de onda plana.


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