From the magnitude of the current a

From the magnitude of the current and the voltage, we can determine that the impedance is minimum (theoretically zero ) in the center of the patch and maximum (typically a couple hundred ) near the edges. This means that there are two points where the impedance is 50  somewhere along the resonant length (x) axis of the element and this is where you would typically connect to the antenna.

The possibility to connect to the patch at other impedance points is quite useful and impedances up to 200 Ω are common. For example, a two element array can be fed with a simple parallel feed by matching the individual patch elements to 100 Ω and connecting them in parallel results in 50 Ω end impedance without the need for impedance transformers. The same woks for a 4 element array with the elements connected at their 200 Ω point.

If you wanted to connect to the edge of the patch and were looking for a specific impedance, you could modify the width of the patch to yield the impedance your are looking for. Increasing the width decreases the impedance.



Fundamental Specifications Of Patch Antennas

Radiation Pattern
A patch antenna radiates power in certain directions and we say that the antenna has directivity (usually expressed in dBi). If the antenna had a 100% radiation efficiency, all directivity would be converted to gain. Typical half wave patches have efficiencies well above 90%.

The directivity of a patch can be estimated quite easily:

The radiating edges of a patch can be seen as two radiating slots placed above a ground- plane and, assuming all radiation occurs in one half of the hemisphere (on the patch side of the ground), we get a 3 dB directivity increase. This would be an antenna with a perfect front-to-back ratio where all radiation occurs towards the front and no radiation towards the back. This front-to-back ratio is highly dependent on ground-plane size and shape in real life.

Another 3 dB can be added because there are 2 slots. The length of these slots typically equals the impedance width (length in the y-axis) of the patch and the width of these slots equals the substrate height. These slots typically have a directivity of 2 to 3 dB compared to an isotropic radiator and behave like a dipole.

All of this results in a total maximum directivity of 8 to 9 dBi.

The rectangular patch excited in its fundamental mode has a maximum directivity in the direction perpendicular to the patch (z-axis or broadside). The directivity decreases when moving away from broadside towards lower elevations. The 3 dB beamwidth is the width


at which the gain of the beam decreases by 3 dB relative to the gain in broadside to either side of the main beam.

Figure 4 shows a typical radiation pattern for a square, half wave patch.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

จากขนาดของกระแสและแรงดันไฟฟ้า เราสามารถกำหนดว่า ความต้านทานที่ต่ำสุด (ตามหลักวิชาศูนย์) ในแพทช์และสูงสุด (โดยทั่วไปสองร้อย) ใกล้ขอบ ซึ่งหมายความ ว่า มีสองจุดที่ความต้านทานที่ 50 บางแกนความยาวคงที่ (x) ขององค์ประกอบ และเป็นที่คุณจะโดยทั่วไปเชื่อมต่อกับเสาอากาศความสามารถในการเชื่อมต่อเพื่อแก้ไขจุดต้านทานอื่น ๆ มีประโยชน์มาก และ impedances ถึง 200 Ωมีทั่วไป ตัวอย่าง สามารถเลี้ยงกับตัวดึงข้อมูลแบบขนานอย่างเรย์สององค์ประกอบ โดยตรงกับองค์ประกอบแต่ละแพทช์ไป 100 Ω และเชื่อมต่อผลความต้านทานปลายΩ 50 โดยไม่ต้องหม้อแปลงความต้านทานแบบขนาน หม้อเดียวกันสำหรับองค์ประกอบที่ 4 อาร์เรย์กับองค์ประกอบที่เชื่อมต่อจุดของ 200 Ωถ้าคุณต้องการเชื่อมต่อไปยังขอบของโปรแกรมปรับปรุง และหาความต้านทานเฉพาะ คุณสามารถปรับเปลี่ยนความกว้างของแพทช์ให้ความต้านทานที่คุณหาได้ เพิ่มความกว้างลดลงความต้านทานที่คุณสมบัติพื้นฐานของส่วนปรับปรุงรูปแบบการฉายรังสีเสาปะแผ่กระจายออกในทิศทางที่แน่นอน และเราบอกว่า เสามี directivity (มักแสดงใน dBi) ถ้าเสาอากาศที่มีประสิทธิภาพ 100% รังสี directivity ทั้งหมดจะถูกแปลงเป็นการ แพทช์ครึ่งคลื่นทั่วไปมีประสิทธิภาพดีเหนือ 90%จะประมาณ directivity ของแพทช์: ค่อนข้างง่ายขอบ radiating แพทช์สามารถจะ เห็นเป็นประกายสองช่องวางเหนือพื้นดินเครื่องบิน สมมติว่ารังสีทั้งหมดเกิดขึ้นในครึ่งหนึ่งของซีกโลก (ด้านโปรแกรมปรับปรุงของพื้นดิน), เราได้รับการเพิ่มขึ้น 3 dB directivity นี้จะเป็นเสาอากาศ ด้วยอัตราส่วนหน้าหลังที่สมบูรณ์แบบซึ่งรังสีทั้งหมดที่เกิดขึ้นต่อรังสีไม่ไปทางด้านหลังและด้านหน้า อัตราส่วนนี้หน้าหลังจะสูงขึ้นอยู่กับระนาบพื้นดินขนาดและรูปร่างในชีวิตจริงสามารถเพิ่ม 3 dB อื่นเนื่องจากมี 2 ช่อง ความยาวของช่องเหล่านี้โดยทั่วไปเท่ากับความกว้างความต้านทาน (ความยาวในแกน y) ของโปรแกรมปรับปรุง และความกว้างของช่องเหล่านี้เท่ากับความสูงของพื้นผิว ช่องเหล่านี้โดยทั่วไปมี directivity ของ 2-3 dB เมื่อเทียบกับหม้อน้ำเป็น isotropic และการทำงานเช่นแบบ dipoleทั้งหมดนี้เกิดเป็น directivity สูงสุดรวมของ 8-9 dBiตื่นเต้นในโหมดพื้นฐานของโปรแกรมแก้ไขสี่เหลี่ยมมี directivity สูงสุดในทิศทางตั้งฉากกับแพทช์ (z-axis หรือ broadside) Directivity ที่ลดลงเมื่อย้ายจาก broadside ต่อ elevations ล่าง Beamwidth 3 dB คือ ความกว้าง ที่กำไรของคานลด โดย 3 dB เมื่อเทียบกับกำไรใน broadside ไปข้างใดข้างหนึ่งของคานหลักรูปที่ 4 แสดงรูปแบบทั่วไปรังสีสำหรับสแควร์ ครึ่งคลื่นแพทช์

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

จากขนาดของกระแสและแรงดันที่เราสามารถตรวจสอบได้ว่าเป็นความต้านทานต่ำสุด (ในทางทฤษฎีศูนย์) ในศูนย์ของแพทช์และสูงสุด (ปกติสองร้อย) ใกล้ขอบ ซึ่งหมายความว่ามีสองจุดที่ความต้านทาน 50 บางตามความยาวจังหวะ (x) แกนขององค์ประกอบและนี่คือที่คุณมักจะเชื่อมต่อกับเสาอากาศ. ความเป็นไปได้ที่จะเชื่อมต่อกับแพทช์ที่จุดต้านทานอื่น ๆ ที่ค่อนข้าง ประโยชน์และความต้านทานได้ถึง 200 Ωเป็นเรื่องธรรมดา ยกตัวอย่างเช่นอาร์เรย์สององค์ประกอบที่สามารถเลี้ยงด้วยอาหารที่เรียบง่ายแบบคู่ขนานโดยการจับคู่องค์ประกอบแต่ละแพทช์ 100 Ωและการเชื่อมต่อพวกเขาในผลการขนานใน 50 Ωต้านทานปลายโดยไม่ต้องใช้หม้อแปลงต้านทาน woks เดียวกันสำหรับอาร์เรย์องค์ประกอบ 4 องค์ประกอบที่เชื่อมต่อที่ 200 Ωจุดของพวกเขา. ถ้าคุณต้องการที่จะเชื่อมต่อไปยังขอบของแพทช์และถูกมองหาสมรรถภาพเฉพาะคุณสามารถปรับเปลี่ยนความกว้างของแพทช์เพื่อให้ความต้านทานของคุณ กำลังมองหา การเพิ่มความกว้างลดความต้านทาน. ข้อมูลจำเพาะพื้นฐานของแพทช์เสาอากาศรังสีแบบเสาอากาศแพทช์แผ่กระจายอำนาจไปในทิศทางที่แน่นอนและเราบอกว่าเสาอากาศมีทิศทาง(แสดงมักจะอยู่ใน dBi) หากเสาอากาศมีประสิทธิภาพรังสี 100% ทิศทางทุกคนจะได้รับการแปลงที่จะได้รับ โดยทั่วไปแพทช์คลื่นครึ่งมีประสิทธิภาพดีกว่า 90%. ทิศทางของแพทช์สามารถประมาณได้อย่างง่ายดาย: ขอบแผ่ของแพทช์สามารถมองเห็นเป็นสองช่องแผ่อยู่เหนือระนาบพื้นดินและสมมติว่ารังสีทั้งหมดที่เกิดขึ้นในครึ่งหนึ่ง ของซีกโลก (ในด้านแพทช์ของพื้นดิน) เราได้รับเพิ่มขึ้น 3 ทิศทางเดซิเบล นี้จะเป็นเสาอากาศที่มีอัตราส่วนหน้าไปกลับที่สมบูรณ์แบบที่รังสีทั้งหมดที่เกิดขึ้นไปทางด้านหน้าและรังสีที่มีต่อด้านหลัง นี้อัตราส่วนด้านหน้าไปด้านหลังจะสูงขึ้นอยู่กับขนาดของพื้นระนาบและรูปร่างในชีวิตจริง. อีก 3 เดซิเบลสามารถเพิ่มเพราะมี 2 ช่อง ความยาวของช่องเหล่านี้มักจะมีค่าเท่ากับความกว้างของความต้านทาน (ความยาวในแกน y) ของแพทช์และความกว้างของช่องเหล่านี้เท่ากับความสูงของพื้นผิว ช่องเหล่านี้มักจะมีทิศทางของ 2-3 เดซิเบลเมื่อเทียบกับหม้อน้ำ isotropic และทำตัวเหมือนขั้วที่. ทั้งหมดนี้ส่งผลในทิศทางสูงสุดรวมของ 8-9 dBi. แพทช์สี่เหลี่ยมตื่นเต้นในโหมดพื้นฐานของมีทิศทางสูงสุด ทิศทางที่ตั้งฉากกับแพทช์ (แกน Z หรือโจมตี) ทิศทางลดลงเมื่อย้ายออกไปจากโจมตีต่อเอนไซม์ไล beamwidth 3 เดซิเบลคือความกว้างที่กำไรจากคานลดลง3 เดซิเบลเมื่อเทียบกับกำไรในโจมตีด้านข้างของคานหลักอย่างใดอย่างหนึ่ง. รูปที่ 4 แสดงให้เห็นถึงรูปแบบการฉายรังสีปกติสำหรับตารางแพทช์คลื่นครึ่งหนึ่ง

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

จากขนาดของกระแสและแรงดัน เราสามารถตรวจสอบว่าเป็นค่าต่ำสุด ( ในทางทฤษฎีศูนย์ ) ในศูนย์ของแพทช์และสูงสุด ( โดยปกติไม่กี่ร้อย ) ใกล้ขอบ ซึ่งหมายความ ว่า มีอยู่สองจุดที่ค่าคือ 50 บางแห่งตามแนวยาว ก้อง ( x ) แกนขององค์ประกอบและนี้เป็นที่ที่คุณมักจะสามารถเชื่อมต่อกับเสาอากาศ .

ความเป็นไปได้ที่จะเชื่อมต่อกับแก้ไขที่จุดอื่น ๆที่มีประโยชน์มากและคุณสมบัติ impedances ถึง 200 Ωทั่วไป ตัวอย่างเช่น เรย์เป็นสององค์ประกอบ สามารถเลี้ยงด้วยอาหารแบบง่ายโดยการจับคู่แพทช์แต่ละองค์ประกอบ 100 Ωและเชื่อมต่อพวกเขาในผลแบบขนานใน 50 Ωจบภายในโดยไม่ต้องอิมพีแดนซ์หม้อแปลงที่ woks เดียวกัน 4 องค์ประกอบอาร์เรย์ที่มีองค์ประกอบของจุดเชื่อมต่อที่Ω 200

ถ้าคุณต้องการที่จะเชื่อมต่อกับขอบของแพทช์และกำลังมองหาคุณสมบัติที่เฉพาะเจาะจง คุณสามารถปรับเปลี่ยนความกว้างของแพทช์เพื่อผลผลิตความต้านทานของคุณกำลังมองหา การเพิ่มความกว้างลดลงค่า



พื้นฐานรายละเอียดของแพทช์เสาอากาศแบบ

รังสีแพทช์สายอากาศแผ่กระจายพลังงานในบางเส้นทาง และเราบอกว่าเป็นสายอากาศที่มีทิศทาง ( มักจะแสดงออกในแบบ ) ถ้าเสาอากาศประสิทธิภาพรังสี 100% ทุกทิศทางจะแปลงได้รับ ปกติแพทช์มีประสิทธิภาพเหนือกว่าครึ่งคลื่น 90 %

ทิศทางของแพทช์สามารถคาดคะเนได้ค่อนข้างง่าย :

การแผ่กระจาย ขอบของแพทช์สามารถมองเห็นเป็นสองแผ่สล็อตวางไว้เหนือพื้นดิน - เครื่องบินและสมมติรังสีเกิดขึ้นในครึ่งหนึ่งของโลก ( ในแพทช์ด้านพื้นดิน ) , เราได้รับ 3 dB ทิศทางเพิ่มขึ้น นี้จะเป็นเสาอากาศที่มีหน้าที่สมบูรณ์แบบที่ทุกคนกลับอัตราส่วนรังสีที่เกิดขึ้นทางด้านหน้า และไม่มีรังสีต่อคืนหน้านี้อัตราส่วนกลับขึ้นสูงบนพื้นดินเครื่องบินขนาดและรูปร่างในชีวิตจริง

อีก 3 dB สามารถเพิ่มเพราะมี 2 ช่อง ความยาวของช่องเหล่านี้มักจะมีค่าเท่ากับค่าความกว้าง ( ความยาวในแกน Y ) ของแพทช์และความกว้างของช่องเหล่านี้มีค่าเท่ากับพื้นผิวสูงสล็อตเหล่านี้มักจะมีทิศทางของ 2 ถึง 3 dB เมื่อเทียบกับตัวหม้อน้ำ และทำตัวเหมือนโพล

ทั้งหมดนี้ส่งผลในทิศทางสูงสุดรวม 8 9 dBi .

ตื่นเต้นในขั้นพื้นฐานของสี่เหลี่ยมแก้ไขโหมดได้สูงสุดถึงทิศทางในทิศทางตั้งฉากกับแพทช์ ( เอฟทีเอ หรือการกล่าวโจมตี )ทิศทางลดลงเมื่อเคลื่อนออกจากการกล่าวโจมตีสู่ระดับล่าง 3 dB beamwidth จะกว้าง


ที่ได้รับของลำแสงลดลง 3 dB เมื่อเทียบกับกำไรในการกล่าวโจมตีไปด้านใดด้านหนึ่งของหลักคาน

รูปที่ 4 แสดงให้เห็นโดยทั่วไปรังสีแบบสี่เหลี่ยม ปะ
ครึ่งคลื่น