آنتن های اسلات میکرواستریپ و تک قطبی چاپی

آنتن های اسلات میکرواستریپ و تک قطبی چاپی

آنتن های اسلات میکرواستریپ و تک قطبی چاپی

آنتن های اسلات میکرواستریپ

معرفی آنتن­های اسلات میکرواستریپ و تک قطبی چاپی

• آنتن اسلات…………………………………………………………………………………………………………………………

• معرفی آنتن اسلات…………………………………………………………………………………………………………
• روش­های تغذیه­ی آنتن­های اسلات میکرواستریپ ………………………………………………………………….
• طراحی آنتن اسلات تغذیه شده با خط میکرواستریپ……………………………………………………………..
• روش­های پهن باند کردن آنتن­های اسلات میکرو استریپ………………………………………………………..
• معرفی انواع آنتن­های اسلات میکرواستریپ …………………………………………………………………………..
• آنتن اسلات حلقه مربعی…………………………………………………………………………………………………..
• آنتن اسلات حلقوی دایروی………………………………………………………………………………………………
• آنتن اسلات باریک شونده…………………………………………………………………………………………………
  • آنتن تک قطبی…………………………………………………………………………………………………………………..
• معرفی و ساختار آنتن تک قطبی………………………………………………………………………………………
• روش­هاي افزايش پهناي باند آنتن­هاي تك­قطبي چاپي………………………………………………………….
• روش­هاي بهبود مشخصات تشعشعي آنتن­هاي تك­قطبي چاپي………………………………………………
  • نتیجه گیری ……………………………………………………………………………………………………………………..

منابع

 آنتن اسلات[1]

  معرفی آنتن اسلات

زمانی که اندازه، وزن، هزینه، عملکرد، راحتی نصب از قیود مساله اند، سعی بر این خواهد بود که از آنتن­های نسبتا کوچک استفاده شود. برای دستیابی به موارد فوق از آنتن­های میکرواستریپ استفاده می­کنند. این آنتن­ها فشرده و قابل شکل­دهی برای سطوح صاف و غیر صاف بوده و همچنین دارای ساختاری ساده و ارزان برای تولید با استفاده از تکنولوزی مدار چاپی مدرن می­باشند. این آنتن­ها سازگار با طراحی­های MMICS[2] هستند و در میان آنتن­های میکرواستریپ، آنتن­های اسلات نسبت به آنتن­های پچ پهنای باند بیشتری دارند و اصولا با آنتن­های اسلات می­توان تا حد امکان آنتن را فشرده ساخت. جدول 2-1 مقایسه کیفی بین آنتنهای میکرواستریپ پچ و اسلات را نشان می­دهد.

جدول 2-1 مقایسه خواص تشعشعی اسلات و پچ[1].

خطوط اسلات[3] به عنوان یک ساختار انتقال پیشنهادی برای استفاده در MIC محسوب می­شوند که برای اولین بار در سال 1968 توسط Cohn معرفی شده است و این ساختار شامل یک زیر لایه دی الکتریک با یک اسلات (شکاف) باریک در سطح فلزی چسبیده به یک طرف زیر لایه می­باشد. طرف دیگر اسلات فلز کاری نشده است. ساختار آن بطور مسطح[4] بوده و مد انتشار TEM خالص نمی­باشد.

در این ساختار به علت ترکیب اسلات و خط استریپ درجه بیشتری از آزادی برای طراحی آنتن بدست میآید. مد انتشاری آن تقریبا از نوع شبه TEM (quasi-TEM) است، بطوریکه تعداد خیلی کمی از مولفه­های میدان در راستای حرکت توزیع جریان بوده و اکثریت آنها در جهت عمود برمسیر حرکت می­باشند. توزیع میدان برای یک خط اسلات در شکل 2-1 نشان داده شده است.

[1] Slot antenna

[2] Monolithic Microwave Integrated Circuits

[3]  Slot lines

[4]  Planar

جهت مشاهده نمونه های دیگر از فصل دوم پایان نامه ارشد مهندسی برق کلیک کنید.

روش­های تغذیه­ی آنتن­ های اسلات میکرواستریپ

در فصل قبل به انواع روش­های تغذیه آنتن­های میکرواستریپ اشاره شد، اما در مورد آنتن­های اسلات میکرواستریپ عموما از تغذیه به روش خطوط میکرواستریپ و خط کوپلانر استفاده می­شود که در ادامه شرح مختصری از آنها آورده شده است. این آنتن شامل یک اسلات بریده شده در صفحه زمین خط میکرواستریپ است که عمود بر هادی استریپ می باشد و میدان­های خط میکرواستریپ اسلات را تحریک می­کند. برای تحریک موثر اسلات، همانطور که در شکل 2-2  نشان داده می­شود، هادی استریپ بصورت اتصال کوتاه با لبه اسلات و یا بصورت یک زائده اتصال باز زیر لبه اسلات قرار می­گیرد. طول زائده L_m مدار باز تقریباً یک چهارم طول موج ( 4/) می­باشد تا یک اتصال کوتاه موثر در لبه خروجی اسلات ایجاد کند. اگر خط استریپ دقیقاً از مرکز اسلات عبور کند، آنتن اسلات مقاومت تشعشعی بالایی خواهد داشت ونیاز به یک شبکه تطبیق برای تطبیق آنتن با امپدانس مشخصه خط میکرواستریپ می­باشد[1].

معرفی انواع آنتن ­های اسلات میکرواستریپ

آنتن­های اسلاتی که با یک خط استریپ تحریک می­شوند، معروف به آنتن­های اسلات میکرواستریپ می­باشند. ترکیب خط میکرواستریپ و اسلات درجه آزادی بالاتری را در طراحی آنتن میکرواستریپ فراهم می­سازد. در ادامه برخی از این آنتن­ها که تغذیه آن ها به روش خط میکرواستریپ می­باشد را مطالعه کرده و به خصوصیات آنها اشاره مختصری می­کنیم.

• آنتن اسلات حلقه مربعی

این آنتن از یک حلقه مربعی تشکیل شده که در صفحه زمین زیر لایه ایجاد می­شود و با یک خط میکرواستریپ تغذیه می­گردد. شکل 2-5 ساختار این آنتن را نشان می­دهد. مدل دیگری از آنتن اسلات در شکل 2-6 مشخص شده است که باند فرکانسی وسیع از 8/4 گیگاهرتز تا 8/12 گیگاهرتز را پوشش می­دهد [20]. همچنین با استفاده از منحنی­های شبه جزیره[1]  می­توان ساختار آنتن  اسلات را تغییر داده و آنتن را پهن باند کرد (شکل 2-7) [21].

• آنتن اسلات حلقوی دایروی

این آنتن شامل یک اسلات دایروی در روی صفحه زمین یک زیر لایه دی الکتریک می­باشد و همانطور که در شکل 2-8 نشان داده می­شود، توسط یک هادی میکرواستریپ تغذیه می­شود. هندسه این نوع شکاف از این جهت دارای اهمیت است که  باعث تشعشع در زوایای ارتفاع کم می­گردد، لذا می­تواند در ارتباطات موبایل در آنتن­های وسایل نقلیه مورد استفاده قرار بگیرد. چون در ارتباطات موبایل شهری، عموما امواج با زوایی کمتر از 30 درجه نسبت به افق به ایستگاه مخابراتی می­رسند]1. [

• آنتن اسلات باریک شونده [1]

یک آنتن اسلات باریک شونده، همانطور که در شکل 2-9 مشاهده می­شود. عموما شامل یک اسلات باریک شونده است که به یک فلز روی زیرلایه متصل است. این کار هم با یک زیر لایه وهم بدون آن صورت می پذیرد . پهنای اسلات به آرامی از نقطه تغذیه زیاده شده و انتهای آن عموماً بزرگتر از  می باشد. با توجه به این که طول این آنتن ها بزرگتر است لذا در فرکانس­های میلیمیمتری می­توانند مورد استفاده قرار گیرند. این آنتن از نوع آنتن­های موج حرکتی انتها آتش[2]  می­باشد. ساختار این آنتن، یک موج سطحی را پشتیبانی می کند که این موج تا  انتهای ساختار انتشار یافته و در انتها تشعشع می­کند. سرعت فاز موج سطحی کمتر از سرعت نور است لذا این آنتن یک ساختار موج آرام است.

[1] Tapered Slot Antenna

[2] End-Fire

جهت مشاهده و دانلود ادبیات ، مبانی نظری و پیشینه تحقیق  آنتن های میکرواستریپ کلیک کنید .

 آنتن تک قطبی چاپی[1]

معرفی و ساختار آنتن تک قطبی چاپی

آنتن هاي ميكرواستريپي با يك صفحه زمين كامل داراي پهناي باند بسيار كمي مي­باشد زیرا كامل بودن صفحه زمين و پوشش سرتاسري ساختار باعث بزرگتر شدن خازن هاي تزويجي و ضريب كيفيت سيستم مي-باشد. بنابراين براي حل اين مشكل ساختار زمين آنتن تغيير يافته است و ساختار زمین کامل تبدیل به ساختار زمین ناقص می­شود. این آنتن در شکل2-11 ارائه شده است.  به طوریکه كل بخش تشعشعي آنتن از زير پوشش صفحه زمين خارج شده و همان مقدار فاصله ما بين لبه بالايي صفحه زمين و لبه پاييني پچ تشعشعي (همان فاصله فضايي[2] در حالت آنتن­هاي تك قطبي ايستاده) پا برجا بماند. تحقيقات بسياري در اين زمينه انجام شده و نتايج آن نشان داده است كه با اين روش، مقدار ضريب كيفيت سيستم بسيار پايين آمده و پهناي باند آنتن به صورت قابل ملاحظه اي افزايش مي­يابد]22.[

[1]  Printed Monople antenna

[2] Gap

نمونه ای ازمراجع جهت مطالعه بیشتر

• Ramesh Garg, Prakrash Bhartia, Inder Bahl, Apisak Ittipiboon, “Microstrip Antenna Design

 Handbook,” Artech House, 2000

• James, J. R., and P. S. Hall, Handbook of Microstrip Antennas, vol.1, London: Peter Peregrinus Ltd., 1989.

• Lee, H. F., and W. Chen, Advances in Microstrip and Printed Antennas, New York: John Wiley & Sons, 1997.

• James, J.R., and P.S. Hall (Eds.), Handbook of Microstrip Antennas, peter peregrines, London, UK,1989.

• Dubost,G., Flat Radiating Dipoles and Applications to Array, Research Studies Press, Newyork,1981.

• Jianxin Liang, “Antenna study and design for ultra wideband communication applications,” A thesis submitted to the University of London for the degree of Doctor of Philosophy, July 2006.

• A. Balanis, “Antenna Theory Analysis and Design,” 2005, John Wiley & Sons, INC.

• Girish Kumar and K.P. Ray, “Broadband microstrip antennas,”2003, ARTECH HOUSE, INC.

• Garg, P. Bahartia, I. Bahl and A. Itripiboon, “Microstrip Antenna Design Handbook,” 2001.

• Menzel, W., and W. Grabeherr, “A Microstrip Patch Antenna with Coplanar Line Feed”IEEE Microwave and Guided Wave Lett., vol.1, 1991, pp.340-342.

• Smith, R., and J.T .Williams, “Coplanar Waveguide Feed for Microstrip Patch Antennas, lett” vol.28, 1992.pp.2272-2274.

• Yang and Y. Rahmat-Samii, “Patch antennas with switchable slots (PASS) in wireless communications: concepts, designs and applications,” IEEE Antennas Propag. Mag., vol.47, no. 2, pp.13–29, Apr.2005.

• K. Agrawal and M. C. Bailey, “An Analysis Technique for Micnistrip Antennas,” IEEE Trans. on Antennas and Propagation, vol.25, no.6, pp.756-759, November 1977.

• C. Bailey and M. D. Deshpande, “Integral Equation Formulation of  Microstrip Antennas,” IEEE Trans. Antennas Propagat, vol.30, no.4, pp.651-656, July 1982.

https://scholarcommons.sc.edu/elct_etd/