IntroductionThis article introduces

Introduction

This article introduces the basic concepts of patch antennas. We use a simple rectangular, half wave long, probe-fed patch operating in its fundamental mode as an example.

Topics include principles of operation, impedance matching, radiation patterns, circular polarization, bandwidth, efficiency, alternative feed types, stacked patches and higher mode behavior.

This article was originally published in September 2005. After it was published, we received substantial feedback from those who read it. The article has been revised based upon the feedback we received.

Properties Of A Basic Microstrip Patch
A microstrip or patch antenna is a low-profile antenna that has a number of advantages over other antennas: it is lightweight, inexpensive, and electronics like LNA’s and SSPA’s can be integrated with these antennas quite easily. While the antenna can be a 3- D structure (wrapped around a cylinder, for example), it is usually flat and that is why patch antennas are sometimes referred to as planar antennas.

Figure 1 shows a patch antenna in its basic form: a flat plate over a ground plane. This antenna is often built of printed circuit board material and the substrate makes up the patch antenna’s dielectric. The distance between the patch and the ground plane – the substrate or dielectric height h – determines the bandwidth.

A thicker substrate increases the gain to some extent, but may lead to undesired effects like surface wave excitation: surface waves decrease efficiency and perturb the radiation pattern.


The ground plane should extend beyond the edges of the patch by at least 2 to 3 times the board thickness for proper operation. A ground plane that is too small will result in a reduced front to back ratio.

Making the ground plane larger also increases the gain, but as the ground plane size increases, diffraction near the edges plays less of a role and increasing the size of an already “large” ground plane has very little effect on gain.

In the antenna in Figure 1, the center conductor of a coaxial line serves as the feed probe to couple electromagnetic energy in and/or out of the patch. A thicker substrate leads to a longer feed probe, a larger feed probe inductance and a degradation of impedance matching. This can be compensated by using a different feed type and we’ll look at alternative feed methods further down.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

แนะนำบทความนี้แนะนำแนวคิดพื้นฐานของโปรแกรมปรับปรุงเสาอากาศ เราใช้สี่เหลี่ยมเรียบง่าย ครึ่งคลื่นยาว โพรบรับแพทช์ทำงานในโหมดของพื้นฐานเป็นตัวอย่างด้วยหลักการของการดำเนินงาน จับคู่ความต้านทาน รูปแบบรังสี โพลาไรซ์แบบวงกลม แบนด์วิดท์ ประสิทธิภาพ ทางเลือกอาหารชนิด แพทช์ซ้อน และโหมดการทำงานที่สูงขึ้นบทความนี้ถูกเผยแพร่ครั้งแรกในเดือน 2005 กันยายน หลังจากที่ได้ถูกเผยแพร่ เราได้รับผลป้อนกลับที่พบจากคนอ่าน บทความมีการแก้ไขตามคำติชมที่เราได้รับคุณสมบัติของแพทช์ Microstrip พื้นฐานเสา microstrip หรือแพทช์เป็นเสาทรงต่ำที่มีประโยชน์มากกว่าส่วนอื่น ๆ: มีน้ำหนักเบา ราคาไม่แพง และอิเล็กทรอนิกส์เช่นของ LNA ของ SSPA สามารถรวมกับส่วนนี้ค่อนข้างง่าย ในขณะที่เสาจะมีโครงสร้าง 3 D (รอบ ๆ ทรงกระบอก ตัวอย่าง), ได้มักจะแบน และที่เป็นเหตุส่วนโปรแกรมปรับปรุงบางอย่างเป็นส่วนระนาบรูปที่ 1 แสดงเสาปรับปรุงรูปแบบพื้นฐาน: จานแบนผ่านระนาบพื้นดิน เสานี้มักจะสร้างวงจรพิมพ์บอร์ดวัสดุ และพื้นผิวทำให้ค่า dielectric ของเสาอากาศปรับปรุง ระยะห่างระหว่างโปรแกรมปรับปรุงเครื่องบินพื้น – พื้นผิวการเป็นฉนวนสูง h – กำหนดแบนด์วิดท์พื้นผิวที่หนาขึ้นเพิ่มกำไรบ้าง แต่อาจทำให้ผลไม่เหมือนผิวคลื่นในการกระตุ้น: คลื่นพื้นผิวลดประสิทธิภาพ และ perturb รูปแบบการแผ่รังสี เครื่องบินเราควรขยายเกินขอบของโปรแกรมปรับปรุง โดยน้อย 2-3 ครั้งบอร์ดความหนาสำหรับการดำเนินการที่เหมาะสม เครื่องบินพื้นดินที่เล็กเกินไปจะส่งผลในหน้าการสำรองอัตราส่วนลดทำให้ระนาบพื้นดินขนาดใหญ่เพิ่มกำไร แต่เป็นสนามบินขนาดเพิ่ม การเลี้ยวเบนใกล้ขอบเล่นน้อยมีบทบาท และเพิ่มขนาดของเครื่องบินพื้นแล้ว "ขนาดใหญ่" มีผลกระทบต่อกำไรน้อยมากในเสาในรูปที่ 1 นำศูนย์โคแอกเซียลบรรทัดทำหน้าที่เป็นโพรบอาหารเป็นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าคู่ใน และ/หรือออก จากโปรแกรมปรับปรุง พื้นผิวหนานำไปสู่ความยาวโพรบอาหาร inductance การโพรบอาหารขนาดใหญ่ และลดประสิทธิภาพของการจับคู่ความต้านทาน นี้สามารถชดเชยได้ โดยการใช้อาหารชนิดอื่น และเราจะดูตัวดึงข้อมูลอื่นเพิ่มเติมวิธีการลง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทนำบทความนี้จะแนะนำแนวคิดพื้นฐานของแพทช์เสาอากาศ เราใช้รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าง่ายๆครึ่งคลื่นยาวแพทช์สอบสวนเลี้ยงทำงานในโหมดพื้นฐานเป็นตัวอย่าง. หัวข้อต่างๆรวมถึงหลักการของการดำเนินการจับคู่ความต้านทานรูปแบบการฉายรังสีขั้วกลมแบนด์วิดธ์ที่มีประสิทธิภาพประเภทอาหารทางเลือกแพทช์ซ้อนกันและสูงกว่า พฤติกรรมโหมด. บทความนี้ตีพิมพ์ครั้งแรกในเดือนกันยายนปี 2005 หลังจากที่มันถูกตีพิมพ์เราได้รับการตอบรับอย่างมากจากผู้ที่อ่านมัน บทความที่ได้รับการแก้ไขขึ้นอยู่กับการตอบรับที่เราได้รับ. คุณสมบัติของพื้นฐานไมโคร Patch ไมโครหรือเสาอากาศแพทช์เป็นเสาอากาศต่ำรายละเอียดว่ามีจำนวนของข้อได้เปรียบกว่าเสาอากาศอื่น ๆ : มันมีน้ำหนักเบาราคาไม่แพงและอิเล็กทรอนิกส์เช่น LNA และ SSPA สามารถบูรณาการกับเสาอากาศเหล่านี้ค่อนข้างง่าย ในขณะที่เสาอากาศสามารถเป็นโครงสร้าง D 3 (พันรอบกระบอกเป็นต้น) ก็มักจะแบนและนั่นคือเหตุผลที่เสาอากาศแพทช์บางครั้งเรียกว่าเป็นเสาอากาศระนาบ. รูปที่ 1 แสดงให้เห็นเสาอากาศแพทช์ในรูปแบบพื้นฐานที่ก แผ่นแบนเหนือระนาบพื้น เสาอากาศนี้มักจะสร้างจากวัสดุแผงวงจรพิมพ์และพื้นผิวทำให้อิเล็กทริกเสาอากาศแพทช์ของ ระยะห่างระหว่างแพทช์และระนาบพื้น - พื้นผิวหรือความสูงเอชอิเล็กทริก - กำหนดแบนด์วิดธ์. พื้นผิวหนาเพิ่มกำไรไปบ้าง แต่อาจนำไปสู่ผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์เช่นพื้นผิวคลื่นกระตุ้น: คลื่นพื้นผิวลดลงอย่างมีประสิทธิภาพและรบกวนการฉายรังสี รูปแบบ. เครื่องบินพื้นดินควรขยายเกินขอบของแพทช์อย่างน้อย 2 ถึง 3 ครั้งความหนาของคณะกรรมการสำหรับการดำเนินงานที่เหมาะสม เครื่องบินพื้นดินที่มีขนาดเล็กเกินไปจะส่งผลให้หน้าลดการสำรองอัตราส่วน. ทำระนาบพื้นขนาดใหญ่นอกจากนี้ยังเพิ่มกำไร แต่เป็นระนาบพื้นเพิ่มขึ้นขนาดเลนส์ใกล้ขอบเล่นน้อยบทบาทและเพิ่มขนาดของที่ แล้ว "ใหญ่" ระนาบพื้นมีผลกระทบน้อยมากในกำไร. ในเสาอากาศในรูปที่ 1 ที่ศูนย์ตัวนำของสายโคแอกเชียลทำหน้าที่เป็นหัววัดฟีดคู่พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าในและ / หรือออกจากแพทช์ พื้นผิวหนาขึ้นจะนำไปสู่การสอบสวนอาหารอีกต่อไปการเหนี่ยวนำการสอบสวนฟีดขนาดใหญ่และการเสื่อมสภาพของความต้านทานที่ตรงกัน นี้สามารถได้รับการชดเชยโดยใช้ชนิดของอาหารที่แตกต่างกันและเราจะดูที่วิธีการฟีดทางเลือกต่อไปลง

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

บทนำ

บทความนี้แนะนำแนวคิดพื้นฐานของเสาอากาศแพทช์ เราใช้แบบครึ่งคลื่นสี่เหลี่ยมยาว โพรบป้อนงานขั้นพื้นฐานของแพทช์โหมดตัวอย่าง

รวมถึงหลักการของการดำเนินการอิมพีแดนซ์ที่ตรงกัน รังสีรูปแบบวงกลม , โพลาไรเซชัน , แบนด์วิดธ์ , ประสิทธิภาพ , ประเภทอาหารทางเลือก ซ้อนแพทช์และพฤติกรรม

โหมดที่สูงขึ้นบทความนี้ถูกตีพิมพ์ในกันยายน 2005 หลังจากที่มันถูกตีพิมพ์ เราได้รับการตอบรับอย่างมาก จากผู้ที่ได้อ่านมัน บทความที่ได้รับการแก้ไขตามข้อเสนอแนะที่เราได้รับ

คุณสมบัติพื้นฐานของแผ่นไมโครสตริป
สายอากาศไมโครสตริปหรือแพทช์เสาอากาศเป็นต่ำโปรไฟล์สายอากาศที่มีจำนวนของข้อได้เปรียบกว่าอื่น ๆเสาอากาศ : มันเบา ไม่แพงและอิเล็กทรอนิกส์ เช่น สารละลาย และ sspa สามารถรวมกับเสาอากาศเหล่านี้ค่อนข้างง่าย ในขณะที่เสาอากาศจะเป็น 3 - D โครงสร้าง ( ห่อรอบกระบอก , ตัวอย่างเช่น ) , มันมักจะแบนและนั่นคือเหตุผลที่ทำไมบางครั้งเรียกว่าแพทช์เสาอากาศเสาอากาศระนาบ .

รูปที่ 1 แสดงในรูปแบบของแพทช์เสาอากาศพื้นฐาน : จานแบนกว่าระนาบพื้นสายอากาศชนิดนี้มักสร้างขึ้นจากวัสดุพิมพ์วงจร และพื้นผิวให้อัพแพทช์เสาอากาศของไดอิเล็กตริก . ระยะห่างระหว่างแพทช์และเครื่องบินพื้นดิน–พื้นผิวหรือการใช้แบนด์วิดธ์สูง h )

ผิวหนาเพิ่มได้บ้าง แต่อาจจะก่อให้เกิดผลที่ไม่พึงปรารถนา เช่น การกระตุ้นคลื่นพื้นผิว :คลื่นพื้นผิวลดประสิทธิภาพและทำให้ไม่สบายใจรังสีแบบ


พื้นเครื่องบิน ควรขยายเกินขอบของ patch อย่างน้อย 2 ถึง 3 ครั้ง บอร์ดความหนาเหมาะสมการดำเนินงาน สนามเครื่องบินเล็กเกินไปจะมีผลในการลดหน้าอัตราส่วนกลับ

ทำให้พื้นดินเครื่องบินขนาดใหญ่ยังเพิ่มได้ แต่เป็นสนามเครื่องบินขนาดเพิ่มขึ้นเลนส์ใกล้ขอบเล่นน้อยลงของบทบาทและการเพิ่มขนาดของแล้ว " ใหญ่ " เครื่องบินพื้นดินมีผลน้อยมากต่อได้

ในเสาอากาศในรูปที่ 1 ศูนย์ตัวนำของสาย Coaxial ซึ่งฟีดสอบสวนคู่พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าและ / หรือออกของแพทช์ พื้นผิวที่หนาขึ้น นำไปสู่การสอบสวนอาหารอีกต่อไปขนาดใหญ่ฟีดสอบสวนตัวเหนี่ยวนำและการย่อยสลายของอิมพีแดนซ์ที่ตรงกัน นี้สามารถชดเชยโดยการใช้ประเภทอาหารที่แตกต่างกันและเราจะดูที่วิธีการเลือกอาหาร
ต่อไปลง