Mikroribaantennide toitemeetodid: tüübid ja valik

Mis on mikroriba antenni voog?

Toide ühendab raadiosagedusallika või vastuvõtja kiirgava plaastriga, muutes süsteemi impedantsi antenni sisendimpedantsiks. Praktikas on ühendus pigem osa antennist kui eraldi detail. Selle geomeetria muudab voolujaotust, resonantssagedust, tagasikadu, kasutatavat ribalaiust ja soovimatut kiirgust.

Mikroribaantennide toiteallikad jagunevad tavaliselt otsekontaktmeetoditeks ja elektromagnetiliselt sidestatud meetoditeks. Mikroribaliini ja koaksiaalsondide toiteallikad loovad plaastriga otsese elektrilise kontakti. Ava- ja lähedussidestatud toiteallikad kannavad energiat elektromagnetilise sidestuse kaudu ja kasutavad tavaliselt rohkem kui ühte aluskihi.

Neli peamist mikroribaantenni toitmismeetodit

1. Mikroriba liinitoide

Mikroriba liinitoites on trükitud ülekandeliin ühendatud otse plaastriga. Liini ja plaastri saab valmistada samale aluspinnale ühe trükkplaadi protsessiga, mis muudab selle meetodi lihtsaks, madala profiiliga ja sobivaks odavaks tootmiseks ning paljude trükitud massiivide jaoks.

Impedantsi sobitamist saab reguleerida toiteliini laiuse muutmise, vahetüki kasutamise, veerandlaine trafo lisamise või liini ja plaastri vahelise ühenduskoha optimeerimise teel. Peamine piirang on see, et toiteliin kiirgab ka ise. See kõrvalkiirgus võib mõjutada ristpolarisatsiooni ja kiirgusmustrit, eriti kui substraat on suhteliselt paks või toitevõrk pikk.

2. Koaksiaalsondi etteanne

Koaksiaalne sondi toitejuhe läbib maandusplaati ja aluspinda. Koaksiaalne välimine juht on ühendatud maandusplaadiga, sisemine juht aga plaastriga. Sondi asendi muutmine pakub mugavat viisi soovitud sisendtakistuse valimiseks ilma kiirgavale pinnale toitejuhet trükkimata.

See meetod pakub paindlikku toitepunktide paigutust ja üldiselt madalat toiteliini kiirgust, kuid see nõuab puurimist ja usaldusväärset elektriühendust. Pikk sond tekitab induktiivsust, seega võib jõudlus elektriliselt paksude aluspindade või kõrgemate sageduste korral halveneda. Seetõttu tuleks lõppmudelis arvestada pistiku geomeetria, jootemahu ja tootmistolerantsiga.

3. Avaga seotud söötmine

Avaühendusega toitesüsteem asetab ülekandeliini maandusplaadi alla ja plaadi selle kohale. Energia läbib maandusplaadil olevat pilu. Kuna maandusplaat eraldab toitevõrku kiirgavast plaadist, tagab see paigutus hea toite ja radiaatori vahelise isolatsiooni ning võib vähendada soovimatut toitekiirgust.

Sidestust ja sobitust mõjutavad nii pesa mõõtmed, pesa asukoht, toiteliini otsad, aluspinna paksus kui ka dielektrilised konstandid. Ava sidestus suudab toetada laiemat ribalaiust kui paljud otsesöötmised, kuid see nõuab mitmekihilist struktuuri ja täpset joondust liini, pesa ja plaastri vahel.

4. Lähedussidestatud sööt

Lähedussidestatud toites, mida nimetatakse ka elektromagnetiliselt sidestatud toiteks, asetatakse mikroribaliin plaastri alla ja eraldatakse sellest dielektrilise kihiga. Liin kattub osaliselt plaastriga ja energia kandub elektromagnetvälja kaudu. Otsest elektriühendust ja maandustasandil olevat pilu ei ole.

Kattuvuse pikkus, joone asukoht, aluspinna omadused ja kihi paksus kontrollivad sidestust. See meetod võib pakkuda laia impedantsi ribalaiust ja madalat kõrvalkiirgust, kuid kahekihiline struktuur on paksem ja tundlikum joondamise ja liimimise tolerantside suhtes.

Mikroribaantennide söötmismeetodite võrdlus

Söötmismeetod	Tüüpiline ribalaiuse potentsiaal	Valmistamine	Sööda kiirgus / isolatsioon	Sobib kõige paremini
Mikroriba liin	Kitsas kuni mõõdukas	Lihtne, ühekihiline trükkplaat	Rohkem toiteliini kiirgust	Madala profiiliga ja soodsad trükitud kujundused ja massiivid
Koaksiaalsond	Kitsas kuni mõõdukas	Puurimine ja vertikaalne ühendus	Madal toiteliini kiirgus	Paindlik üheelemendilise etteandepunkti häälestamine
Ava-sidestatud	Mõõdukas kuni lai	Mitmekihiline pesa joondamisega	Hea söödaisolatsioon	Isolatsiooni ja laiemat ribalaiust nõudvad disainid
Lähedussidestatud	Lai	Mitmekihiline kattuva joondusega	Madal kõrvalkiirgus	Lairibaühendusega konstruktsioonid, mille puhul on vastuvõetav lisapaksus

Need on suhtelised disainitrendid, mitte fikseeritud jõudlusgarantiid. Plaastri kuju, aluspinna kadu, dielektriline konstant, paksus, sagedus, toitevõrgu pikkus ja tootmistolerants võivad tulemust muuta.

Kuidas valida õige toitmismeetod

• Nõutav ribalaius:Kitsaribaliste süsteemide puhul piisab sageli otsetoitest. Ava või lähedussidestust võidakse eelistada siis, kui esmane nõue on laiem impedantsi ribalaius.
• Profiili ja kihtide arv:Mikroribade liinitoide hoiab struktuuri õhukese ja hõlpsasti valmistatavana. Seotud toiteliinid nõuavad täiendavaid kihte ja joondamist.
• Kiirguse puhtus:Kui toitevõrgu kiirgus või eest-taha isolatsioon on kriitilise tähtsusega, saab avaga ühendatud struktuur toite plaastrist eraldada.
• Massiivi integreerimine:Trükitud mikroribavõrgud on massiivide jaoks mugavad, kuid liinikadu ja parasiitkiirgus suurenevad võrgu pikemaks muutudes. Ettevõtte toite paigutust ja amplituudi/faasi tolerantsi tuleks hinnata koos.
• Sagedus ja tolerants:Millimeetrilaine sagedustel muutuvad elektriliselt oluliseks pistikute üleminekud, söövitustaluvus, aluspinna paksus ja registreerimisvead.
• Võimsus- ja termilised piirangud:Kavandatud võimsustaseme saavutamiseks tuleks kontrollida juhi kadu, dielektrilist kuumenemist, pistiku voolutihedust ja kohalikku väljakontsentratsiooni.
• Maksumus ja korduvus:Parima simuleeritud ribalaiusega disain ei pruugi olla parim tootmisvalik, kui see nõuab keerulist liimimist või tihedat mitmekihilist joondamist.

Kuidas valida koaksiaalsondi etteandepunkti

Sondi õige asend on selline, kus soovitud sisendtakistus on saavutatav, samal ajal ergastades soovitud moodi vastuvõetava ristpolarisatsiooniga. Sondi ei tohiks automaatselt valida plaastri keskel, maksimaalse elektrivälja punktis ega maksimaalse voolu punktis.

Tavapärase ristkülikukujulise plaastri puhul, mis töötab põhirežiimis, on sisendtakistus kiirgava serva lähedal üldiselt kõrge ja väheneb, kui etteanne liigub resonantsmõõtmes keskpunkti poole. Serva ja keskpunkti vahel asub tavaliselt 50-oomine punkt. Täpne asukoht sõltub plaastri mõõtmetest, aluspinna omadustest, sondi läbimõõdust, maandustasandist, pistikust ja lähedalasuvatest struktuuridest.

1. Alustage vajaliku resonantssageduse ja polarisatsiooni jaoks mõeldud plaastri mõõtmetega.
2. Asetage sond sobivale sümmeetriajoonele, et aidata ergastuda soovitud moodi ja piirata ristpolariseeritud välju.
3. Pühkige täislaine elektromagnetilises mudelis kiirgava serva nihet, kuni saavutatakse sihttakistus ja tagasikaod.
4. Lisage koaksiaalne üleminek, sondi induktiivsus, jootepadi, lõplik maandusplaat, korpus ja radoom, kui need on lõppkomplekti osad.
5. Koostage tolerantsi mudel aluspinna paksuse, dielektrilise konstandi, söövituse ja etteandepositsiooni vea jaoks.
6. Valideerige valmistatud antenni kalibreeritud vektorvõrgu analüsaatoriga ja reguleerige alles pärast mõõtmise ja simulatsiooni võrdlustasandite võrdlemist.

Projekteerimis- ja mõõtmiskontrollid

Sööda optimeerimist tuleks kontrollida rohkem kui ühe S-parameetri väärtuse suhtes. Täielik ülevaade hõlmab tavaliselt järgmist:

• Resonantssagedus, S11, tagasivoolukadu, VSWR ja impedantsi ribalaius.
• Tegelik ja kujuteldav sisendtakistus kogu tööriba ulatuses.
• Koguefektiivsus, realiseeritud võimendus ja juhi/dielektriline kadu.
• Kopolariseeritud ja ristpolariseeritud kiirgusmustrid peatasanditel.
• Eesmise ja tagumise külje suhe, külgmised lobid ja etteande või pistiku poolt põhjustatud mustri moonutused.
• Praegune jaotus ja tõendid tahtmatute pinnalainete või kõrgema järgu režiimide kohta.
• Toimivus eeldatava temperatuuri, radoomi, korpuse, kaabli paigaldamise ja paigaldustingimuste korral.

Rakendused

Mikroribaantenne ja -massiive kasutatakse traadita side terminalides, satelliit- ja navigatsiooniseadmetes, radarandurites, telemeetrias, lennundusplatvormides, testimissüsteemides ja kompaktsetes sisseehitatud raadiosageduslikes toodetes. Toite arhitektuur tuleks valida vastavalt tegelikele süsteeminõuetele: lihtne trükitud signaal võib olla ideaalne kompaktse kitsaribalise seadme jaoks, samas kui sidestatud signaal võib olla õigustatud laiema ribalaiuse või tugevama isolatsiooni korral.

Korduma kippuvad küsimused

Milline mikroribaantenni toitemeetod on kõige lihtsam?

Mikroribaliinide etteanne on tavaliselt kõige lihtsam, kuna joone ja laigu saab trükkida samale aluspinnale. Seda on lihtne integreerida tasapinnalise etteandevõrguga, kuigi etteandeliini kiirgust tuleb kontrollida.

Milline söötmismeetod pakub kõige laiemat ribalaiust?

Lähedussidestatud ja avausega sidestatud toited pakuvad üldiselt suuremat ribalaiuse potentsiaali kui tavalised otsetoited. Tegelik ribalaius sõltub ikkagi kogu antenni geomeetriast ja aluspinna virnast.

Milline voog pakub kiirgavast kohast parimat isolatsiooni?

Ava sidestus tagab tugeva struktuurilise isolatsiooni, kuna maandusplaat eraldab toiteliini plaastrist. Pesaleket ja tagasikiirgust tuleb siiski hinnata.

Kas toitepunkt muudab resonantssagedust?

Selle peamine eesmärk on impedantsi sobitamine, kuid sond või liin häirib ka elektromagnetvälju. Suured sondid, pikad sondid, tugev sidestus või tundliku välja piirkonna lähedal asuv toit võivad nihutada nii resonantsi kui ka sisendimpedantsi.

Mis vahe on toitmisel ja impedantsi sobitamisel?

Toitesignaal kirjeldab, kuidas raadiosageduslikku energiat plaastrisse edastatakse. Takistuse sobitamine on protsess, mille käigus muudetakse antenni sisend ühilduvaks ülekandeliiniga, mis on tavaliselt 50 oomi. Toite asend ja geomeetria on olulised sobitusmuutujad, kuid kasutada võib ka täiendavaid trafosid, sisestusi, ühenduslülisid või sobitusvõrke.

Kokkuvõte

Mikroribaantenni toiteliini valimine on süsteemitasandi otsus. Mikroribaliini ja koaksiaalsondi toiteliinid eelistavad lihtsust ja otsest häälestamist, samas kui ava ja lähedussidestus pakuvad tugevamat isolatsiooni või laiemat ribalaiust lisakihtide ja rangema tootmiskontrolli hinnaga. Lõplikku jõudlust tuleks alati kinnitada täislaine simulatsiooni, tolerantsianalüüsi ja kalibreeritud mõõtmisega.

Mikroribaantenni tootesoovitused

Avasta RF MISOmikroribaantenni tootedallpool võivõtke ühendust meie insenerimeeskonnagaet arutada sagedusvahemikku, võimendust, polarisatsiooni, liidest ja integreerimise nõudeid.