Mikroşerit Anten : Yapılışı, Çalışması, Çeşitleri, Besleme Yöntemleri ve Uygulamaları

Radyo mühendisliğinde bir anten veya anten uzmanlaşmıştır. dönüştürücü vericiye veya alıcıya elektriksel olarak bağlanan bir dizi iletken tarafından tasarlanmıştır. Antenin ana işlevi, radyo dalgalarını tüm yatay yönlerde eşit olarak iletmek ve almaktır. Antenler farklı tip ve şekillerde mevcuttur. Küçük antenler TV izlemek için evlerin çatılarında bulunurken, büyük antenler milyonlarca kilometre uzaktaki farklı uydulardan gelen sinyalleri yakalar. Antenler sinyali yakalamak ve iletmek için dikey ve yatay olarak hareket eder. Var farklı anten türleri diyafram açıklığı, tel, lens, reflektör, mikroşerit, periyodik log, dizi ve çok daha fazlası mevcuttur. Bu makalede aşağıdakilere genel bir bakış anlatılmaktadır: mikroşerit anten .

Mikroşerit Anten Tanımı

Dielektrik bir yüzeyin üzerine basitçe bir iletken malzeme parçasının kazınmasıyla şekillendirilen antene mikroşerit anten veya yama anten adı verilir. Bu mikroşerit antenin zemin düzlemine dielektrik malzeme monte edilir ve bu düzlem tüm yapıyı destekler. Ayrıca bu antene uyarım yamaya bağlanan besleme hatları ile de sağlanabilmektedir. Genel olarak bu antenler, 100 MHz'in üzerinde frekansa sahip mikrodalga frekans uygulamalarında kullanılan düşük profilli antenler olarak kabul edilir.

Antenin mikro şeridi/yaması, analiz ve imalat kolaylığı açısından dikdörtgen, kare, eliptik ve dairesel olarak seçilebilir. Bazı mikroşerit antenler, dielektrik bir alt tabaka kullanmaz ancak bunlar, dielektrik aralayıcılarla bir zemin düzlemine monte edilen metal bir yama ile yapılır; dolayısıyla ortaya çıkan oluşum daha az güçlüdür ancak bant genişliği daha geniştir.

Mikroşerit Anten Yapımı

Mikroşerit anten tasarımı, son derece ince bir metalik şeridin dielektrik bir malzeme arasındaki yer düzlemine yerleştirilmesiyle yapılabilir. Burada dielektrik malzeme, şeridi zemin düzleminden ayırmak için kullanılan bir alt tabakadır. Bu anten uyarıldığında, dielektrikte üretilen dalgalar yansımaya uğrar ve metal yama kenarlarından yayılan enerji çok düşüktür. Bu anten şekilleri, dielektrik malzeme üzerinde düzenlenen metalik yama şekliyle tanımlanır.

Genellikle şerit/yama ve besleme çizgileri alt tabakanın yüzeyine foto-kazıntıyla kazınır. Kare, dipol, dikdörtgen, dairesel, eliptik ve dipol gibi farklı mikroşerit anten şekilleri bulunmaktadır. Yamaların çeşitli şekillerde oluşturulabileceğini biliyoruz, ancak imalat kolaylığı nedeniyle normalde dairesel, kare ve dikdörtgen şekilli yamalar kullanılır.

Mikroşerit antenler ayrıca bir dielektrik alt tabakanın üzerinde çeşitli yamalardan oluşan bir grupla da oluşturulabilir. Mikroşerit antene uyarı vermek için tek veya çok sayıda besleme hattı kullanılır. Dolayısıyla mikroşerit eleman dizilerinin varlığı daha iyi yönlendirme, yüksek kazanç ve düşük girişimle artırılmış iletim aralığı sağlar.

Mikroşerit Anten Çalışması

Bir mikroşerit anten şu şekilde çalışır; Besleme hattından geçen akım mikroşerit anten şeridine ulaştığında elektromanyetik dalgalar üretilir. Yani yamadan gelen bu dalgalar genişlik tarafından yayılmaya başlayacak. Ancak şerit kalınlığı çok küçük olduğunda alt tabakada üretilen dalgalar şerit kenarından yansıtılacaktır. Uzunluk boyunca sabit şerit yapısı radyasyon emisyonuna izin vermez.

Mikroşerit antenin düşük yayılma kapasitesi, mağazalar, iç mekanlar veya yerel ofisler gibi yalnızca küçük mesafelerdeki dalga iletimlerinin kapsanmasına olanak tanır. Yani merkezi bir lokasyonda ve çok geniş bir alanda bu verimsiz dalga iletimi kabul edilemez. Genellikle yarım küre kapsama alanı, montaj parçasından belli bir mesafede 30⁰ – 180⁰ açıyla bir yama anteni tarafından sağlanır.

Mikroşerit Anten Özellikleri

Mikroşerit anten özellikleri aşağıdakileri içerir.

• Rezonans frekansı 1.176 GHz'dir.
• Mikroşerit antenin frekans aralığı 2,26 GHz ila 2,38 GHz arasındadır.
• Substratın Dielektrik sabiti 5,9'dur.
• Dielektrik alt tabakanın yüksekliği 635um'dur.
• Besleme yöntemi mikroşerit hat beslemesidir.
• Kayıp tanjantı 0,00 12'dir.
• İletken gümüştür.
• İletkenin kalınlığı 25um'dur.
• Bant Genişliği ± 10 GHz'dir.
• Kazancı 5dB'nin üzerindedir.
• Eksenel oranı 4dB'nin altındadır.
• Geri dönüş kaybı 15dB'den daha iyidir.

Mikroşerit Anten Çeşitleri

Aşağıda tartışılan farklı tipte mikroşerit antenler mevcuttur.

Mikroşerit Yama Anteni

Bu tür antenler, bir şerit (veya) Yama Anteni içeren, arada bir dielektrik malzeme aracılığıyla zemin seviyesinde metal bir yamanın düzenlendiği düşük profilli antenlerdir. Bu antenler son derece düşük boyutlu, düşük radyasyonlu antenlerdir. Bu anten, bir dielektrik alt tabakanın bir yüzünde yayılan bir yama içerir ve diğer tarafında bir toprak düzlemine sahiptir.

Genellikle yama altın veya bakır gibi iletken malzemelerden yapılır. Bu tip antenler, PCB üzerine basitçe üretilerek mikroşerit yöntemiyle oluşturulabilmektedir. Bu antenler, frekansı 100 MHz'den büyük olan mikrodalga frekans uygulamalarında kullanılmaktadır.

Mikroşerit Dipol Anten

Mikroşerit dipol anten ince bir mikroşerit iletkendir ve alt tabakanın asıl kısmına yerleştirilir ve zemin düzlemi olarak bilinen bir yüzü tamamen metalle kaplanır. Bu antenler, bilgisayarlar ve WLAN düğümleri gibi dijital iletişim cihazlarında kullanılır. Bu tip antenlerin genişliği küçük olduğundan WLAN sisteminin giriş noktasında kullanılabilir.

Baskılı Slot Anteni

Baskılı slot anteni, her iki yöndeki radyasyon desenleriyle antenin bant genişliğinin arttırılmasında önemli bir rol oynar. Bu antenin hassasiyeti normal antenlere göre düşüktür. Bu antenler, alt tabakanın tersine ve yamanın üzerinde sağlanan yuva eksenine dikey olarak düzenlenen bir besleme hattı boyunca gereklidir.

Mikroşerit Gezici Dalga Anteni

Mikroşerit hareketli dalga antenleri esas olarak TE bağlantısını desteklemek için yeterli genişliğe sahip uzun bir Mikroşerit hattıyla tasarlanmıştır. Bu tür mikroçip antenleri, ana ışının yan taraftan ateşe kadar herhangi bir rotada yer alacağı şekilde tasarlanmıştır.

Mikroşerit Anten Besleme Yöntemleri

Mikroşerit antenin iki besleme yöntemi vardır; aşağıda tartışılan temaslı besleme ve temassız besleme.

Feed'le İletişim Kurma

Temas beslemesindeki güç doğrudan ışınım elemanına sağlanır. Yani bu bir koaksiyel hat/mikroşerit ile yapılabilir. Bu tür besleme yöntemi de yine ikiye ayrılır; Aşağıda ele alınan mikroşerit besleme ve koaksiyel besleme.

Mikroşerit Besleme

Mikroşerit besleme, ışınım elemanının genişliğinden çok küçük bir genişliğe sahip olan iletken bir şerittir. Besleme hattı, şeridin daha ince boyutlara sahip olması nedeniyle alt tabakanın üzerinde basit bir aşındırma sağlar. Bu tip yem düzenlemesinin faydası; düzlemsel bir yapı sunmak için beslemenin benzer bir alt tabakanın üzerine kazınabilmesi. Yapıya doğru besleme hattı ortada, ofsette veya iç kısımda sağlanır. Yama içindeki ek kesimin asıl amacı, besleme hattının empedansını herhangi bir ekstra eşleştirme elemanı gerektirmeden yama ile eşleştirmektir.

Koaksiyel Besleme

Bu besleme yöntemi en sık kullanılan türdür ve yamayı beslemek için z koaksiyel kablonun kullanıldığı düzlemsel olmayan bir besleme yöntemidir. Bu besleme yöntemi mikroşerit antene, iç iletken doğrudan yamaya, dış iletken ise toprak düzlemine bağlanacak şekilde verilmektedir.

Empedans, koaksiyel beslemenin düzenindeki farklılıkla değişecektir. Besleme hattı yamanın herhangi bir yerine bağlandığında empedans uyumuna yardımcı olur. Bununla birlikte, zemin düzlemi boyunca bağlanan besleme hattı biraz zordur çünkü bunun için alt tabaka içinde bir delik açılması gerekecektir. Bu besleme yönteminin üretimi çok basittir ve daha az sahte radyasyona sahiptir. Ancak asıl dezavantajı toprak düzlemi konektörüne bağlı olmasıdır.

Temassız Besleme

Güç, elektromanyetik kuplaj ile besleme hattından yayılan elemana verilir. Bu besleme yöntemleri üç tipte mevcuttur; açıklık bağlantılı, yakınlık bağlantılı ve dal hattı beslemesi.

Diyafram Bağlantılı Besleme

Açıklık besleme tekniği, anten dielektrik substratı ve bir zemin düzlemi boyunca basitçe bölünmüş ve ortasında bir boşluk bulunan bir besleme dielektrik substratı gibi iki dielektrik substratı içerir. Metal yama antenin alt tabakasının üzerinde bulunurken, toprak düzlemi anten dielektrikinin başka bir yüzünde bulunur. İzolasyonu sağlamak için besleme hattı ve besleme dielektrikleri yer düzleminin başka bir tarafında bulunur.

Bu besleme tekniği, diğer besleme teknikleriyle elde edilemeyen olağanüstü bir polarizasyon saflığı sağlar. Diyafram çift beslemesi yüksek bant genişliği sağlar ve tek katmandan diğerine kablo kullanmak istemediğimiz uygulamalarda son derece faydalıdır. Bu besleme tekniğinin en büyük dezavantajı çok katmanlı üretim gerektirmesidir.

Yakınlık Bağlantılı Besleme

Yakınlık bağlantılı beslemeye, zemin düzleminin bulunmadığı durumlarda dolaylı besleme de denir. Açıklığa bağlı besleme anteniyle karşılaştırıldığında üretimi çok basittir. Antenin iletken yüzünde bir yuva bulunur ve mikroşerit hat ile bağlantı sağlanır.

Bu besleme yöntemi, düşük sahte radyasyon ve büyük bir bant genişliği sağlar. Bu yöntemdeki besleme hattı iki dielektrik alt tabaka arasında bulunur. Besleme hattı kenarı, mikroşerit antenin giriş empedansının 50 ohm olduğu bir noktada düzenlenir. Bu besleme tekniği, diğer yöntem türleriyle karşılaştırıldığında bant genişliği verimliliğini artırmıştır. Bu tekniğin en büyük dezavantajı; çok katmanlı üretimin mümkün olduğu ve zayıf polarizasyon saflığı sağladığı.

Şube Hattı Beslemesi

Dallanma hattı besleme tekniğinde, bir iletken şerit doğrudan mikroşeridin yama kenarına bağlanır. Yamaya kıyasla iletken şeridin genişliği daha küçüktür. Bu besleme tekniğinin temel faydası; düzlemsel bir yapı elde etmek için beslemenin benzer bir alt tabaka üzerine kazınması.

Herhangi bir ekstra eşleştirme elemanına ihtiyaç duymadan mükemmel empedans uyumu elde etmek için yamaya bir ek kesim entegre edilebilir. Bu, iç kısım konumunu düzgün bir şekilde kontrol ederek elde edilebilir, aksi takdirde yuvayı dilimleyebilir ve uygun bir boyutta yamadan aşındırabiliriz. Ayrıca bu besleme tekniği kullanılmakta ve dal hattı besleme tekniği olarak adlandırılmaktadır.

Mikroşerit Anten Radyasyon Deseni

Antenin radyasyon özelliklerinin grafiksel gösterimi, antenin uzaya nasıl enerji yaydığını açıklayan radyasyon modeli olarak bilinir. Bir varış açısının fonksiyonu olarak güçteki değişim, antenin uzak alanında izlenir.

Mikroşerit antenin radyasyon modeli geniştir ve daha az radyasyon gücüne ve dar BW frekansına sahiptir. Mikroşerit antenin daha az yönlülüğe sahip olan radyasyon modeli aşağıda gösterilmektedir. Bu antenler kullanılarak üstün yönlülüğe sahip bir dizi oluşturulabilir.

Özellikler

mikroşerit anten özellikleri aşağıdakileri içerir.

• Mikroşerit anten yaması son derece ince iletken bir bölge olmalıdır.
• Bir yama ile karşılaştırıldığında, yer düzleminin oldukça büyük boyutlara sahip olması gerekir.
• Yayılan elemanı ve besleme hatlarını oluşturmak için alt tabaka üzerinde foto-gravür yapılır.
• Dielektrik sabiti 2,2 ila 12 aralığında olan kalın bir dielektrik alt tabaka, bir antenin mükemmel performansını sunar.
• Mikroşerit anten tasarımındaki mikroşerit eleman dizileri üstün yönlülük sunar.
• Mikroşerit antenler yüksek ışın genişliği sunar.
• Bu anten son derece yüksek kaliteli faktörler sağlar çünkü yüksek Q faktörü düşük verimlilik ve hafif bant genişliğine neden olur. Ancak bu durum yalnızca alt tabakanın genişliğini artırarak telafi edilebilir. Ancak genişliğin belirli bir sınırın ötesinde artması gereksiz bir güç kaybına neden olacaktır.

Avantajlar ve dezavantajlar

mikroşerit antenin avantajları aşağıdakileri içerir.

• Mikroşerit antenler çok küçüktür.
• Bu antenlerin ağırlığı daha azdır.
• Bu antenin sağladığı üretim prosedürü basittir.
• Küçük boyutu ve hacmi nedeniyle kurulumu çok kolaydır.
• Diğer cihazlarla basit entegrasyon sunar.
• Bu anten çift ve üçlü frekans işlemlerini gerçekleştirebilir.
• Bu anten dizileri kolaylıkla oluşturulabilir.
• Bu anten güçlü yüzeylerin üzerinde yüksek miktarda sağlamlık sağlar.
• Üretmek, özelleştirmek ve değiştirmek kolaydır.
• Bu anten basit ve düşük maliyetli bir yapıya sahiptir.
• Bu antende doğrusal ve dairesel polarizasyon elde edilebilmektedir.
• Dizi antenler için uygundur.
• Monolitik mikrodalga IC'leriyle uyumludur.
• Bant genişliği, dielektrik malzemenin genişliğini basitçe artırarak genişletilebilir.

mikroşerit antenlerin dezavantajları aşağıdakileri içerir.

• Bu anten daha az kazanç sağlar.
• Bu tip antenlerin verimliliği iletken ve dielektrik kayıplarından dolayı düşüktür.
• Bu anten yüksek aralıkta çapraz polarizasyon radyasyonuna sahiptir.
• Bu antenin güç taşıma kapasitesi düşüktür.
• Daha az empedans bant genişliğine sahiptir.
• Bu antenin yapısı beslemelerden ve diğer bağlantı noktalarından yayılır.
• Bu anten ekolojik faktörlere karşı son derece hassas bir performans göstermektedir.
• Bu antenler sahte besleme radyasyonuna daha yatkındır.
• Bu antenin iletken ve dielektrik kayıpları daha fazladır.

Uygulamalar

kullanır veya mikroşerit anten uygulamaları aşağıdakileri içerir.

• Mikroşerit antenler farklı alanlarda uygulanabilir; füzelerde, uydular , uzay araçları, uçaklar, kablosuz iletişim sistemleri, cep telefonları, uzaktan algılama ve radarlar.
• Bu antenler kablosuz iletişimde kullanılır. cep telefonları ve çağrı cihazları gibi elde taşınır cihazlarla uyumluluğu göstermek için.
• Bunlar füzelerde iletişim anteni olarak kullanılır.
• Bu antenler küçük boyutlara sahip olduğundan mikrodalga ve uydu iletişim uygulamalarında kullanılır.
• Küresel Konumlama Sistemi Mikroşerit antenlerin temel faydalarından biridir çünkü araç ve denizcilik takibinde kolaylık sağlar.
• Bunlar aşamalı dizide kullanılır radarlar belirli bir yüzdeye eşit bant genişliği toleransını yönetmek için.

Mikroşerit Antenlerin Bant Genişliği Nasıl Artırılır?

Bir mikroşerit antenin bant genişliği, alt tabaka kalınlığının düşük dielektrik sabiti ile arttırılması, yarık kesme, çentik kesme yoluyla prob besleme ve farklı anten biçimleri gibi farklı tekniklerle artırılabilir.

Mikroşerit Antenler Neden Yayılır?

Mikroşerit yama antenleri esas olarak yama kenarı ve yer düzlemi arasındaki saçak alanlarından dolayı ışıma yapar.

Mikroşerit Anten Kazancı Nasıl Artırılır?

Mikroşerit antenin kazancı, besleme yaması ile yer düzlemi arasındaki parazitik yama ve hava boşluğu ile artırılabilir.

Böylece bu Mikroşerit antene genel bakış , çalışma ve uygulamaları. Bu anten, bir antenin ve bir iletişim sisteminin diğer tahrik devrelerinin ortak bir PCB (veya) bir yarı iletken çip üzerinde uygun şekilde entegre edilmesini sağlayan oldukça modern bir buluştur. Bunlar, gigahertz aralığındaki geniş bir yelpazedeki mevcut mikrodalga sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu antenin başlıca faydaları; hafif, düşük maliyetli, uyumlu şekiller ve monolitik ve hibrit mikrodalga IC'lerle uyumluluk. İşte size bir soru: Nedir? dipol anten ?