A half wave long patch operates in

A half wave long patch operates in what we call the fundamental mode: the electric field is zero at the center of the patch, maximum (positive) on one side, and minimum (negative) on the opposite side. These minima and maxima continuously change side like the phase of the RF signal.

The electric field does not stop abruptly near the patch's edges like it would in a cavity: the field extends beyond the outer periphery. These field extensions are known as fringing fields and cause the patch to radiate. Some popular analytic modeling techniques for patch antennas are based on this leaky-cavity concept and the fundamental mode of a rectangular patch is often denoted using cavity theory like the TM10 mode.

This TM notation often leads to confusion and here is an attempt to explain that:
Figure 1 uses a Cartesian coordinate system, where the x and y axes are parallel with the ground-plane and the z-axis is perpendicular to it.


TM stands for a magnetic field distribution –between patch and ground– that is transverse to the z-axis of the antenna shown in Figure 1. This ‘transverse’ with respect to the z-axis is usually dropped because the magnetic fields in patch antennas are always transverse to their z-axis.

So, we can simplify things and only consider three field components instead of six (magnetic and electric fields in each x, y and z axis): the electric field in the z direction, and the magnetic field components in x and y directions.

In general, modes are designated as TMnmp. The ‘p’ value is mostly omitted because the electric field variation is considered negligible in the z-axis since only a phase variation exists in the z axis. So, TMnm represents the field variations in the x and y directions.
The field variation in the y direction (impedance width direction) is negligible and m is 0. The field has one minimum-to-maximum variation in the x direction (resonance length direction and a half wave long), n is 1 in this case and we say that this patch operates in the TM10 mode.


Dimensions
The resonant length (the x axis in Figure 2) determines the resonant frequency and is about d/2 for a rectangular patch excited in its fundamental mode where d is the wavelength in the PCB material. The patch is actually a bit larger electrically than its physical dimensions due to the fringing fields and the difference between electrical and physical size is mainly dependent on the PC board thickness and dielectric constant of the substrate.

A good approximation for the resonant length is:

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

แพทช์ยาวครึ่งคลื่นทำงานในสิ่งที่เราเรียกโหมดพื้นฐาน: สนามไฟฟ้าเป็นศูนย์กลางของแพทช์ สูงสุด (ค่าบวก) ในด้านหนึ่ง และต่ำสุด (ค่าลบ) ฝั่งตรงข้าม กมินิมาและแมกเหล่านี้อย่างต่อเนื่องเป็นเปลี่ยนด้านเช่นระยะของสัญญาณ RFสนามไฟฟ้าไม่หยุดกะทันหันใกล้ขอบของแพทช์เหมือนมันจะเป็นช่อง: ฟิลด์เกินยสปริงภายนอก ส่วนขยายของฟิลด์เหล่านี้เป็นแนวเขต และทำให้โปรแกรมฉาย บางนิยมเทคนิคการสร้างโมเดลสำหรับส่วนปรับปรุงตามแนวคิดนี้โพรงที่รั่ว และโหมดพื้นฐานของแพทช์สี่เหลี่ยมมักจะสามารถระบุโดยใช้ทฤษฎีช่องเช่นโหมด TM10เครื่องหมาย TM นี้มักทำให้สับสน และนี่คือความพยายามที่จะอธิบายที่:รูปที่ 1 ใช้ระบบพิกัดคาร์ทีเซียน ที่ x และ y แกนขนานกับระนาบพื้น และ z-axis การตั้งฉากจะ TM ยืนสำหรับการกระจายสนามแม่เหล็ก –ระหว่างแก้ไขและพื้นดิน – ที่ transverse การ z-axis ของเสาอากาศที่แสดงในรูปที่ 1 นี้ 'transverse' กับ z-axis มักจะหลุดเนื่องจากเหล็กในส่วนของแพทช์มัก transverse การ z-axis ของพวกเขาดังนั้น เราสามารถทำกิจกรรม และพิจารณาเฉพาะ ฟิลด์ส่วนประกอบที่สามแทนหก (แม่เหล็ก และไฟฟ้าเขตใน x แกน y และ z): สนามไฟฟ้าในทิศทาง z และส่วนประกอบของสนามแม่เหล็กใน x และ y เส้นทางโหมดทั่วไป ถูกกำหนดเป็น TMnmp ส่วนใหญ่ไม่ใส่ค่า 'p' เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟ้าถือว่า มีระยะใน z-axis ตั้งแต่เฉพาะการปรับเปลี่ยนระยะในแกน z ดังนั้น TMnm แสดงถึงรูปแบบของฟิลด์ใน x และ y ทิศทางการปรับเปลี่ยนฟิลด์ในทิศทาง y (ความต้านทานความกว้างทิศ) เป็นระยะ และ m คือ 0 ฟิลด์มีความแปรปรวนต่ำสุดสูงสุดหนึ่งในทิศทาง x (การสั่นพ้องความยาวทิศทางและครึ่งคลื่นยาว), n เป็น 1 ในกรณีนี้ และเราบอกว่า โปรแกรมนี้ทำงานในโหมด TM10มิติความยาวคงที่ (แกน x ในรูปที่ 2) กำหนดความถี่คงที่ และเป็นเรื่องเกี่ยวกับ d/2 สำหรับแพทช์สี่เหลี่ยมตื่นเต้นในโหมดพื้นฐานของที่ d เป็นความยาวคลื่นใน PCB วัสดุ โปรแกรมปรับปรุงจริงขนาดไฟฟ้ากว่าของมิติทางกายภาพเนื่องจากฟิลด์ fringing และความแตกต่างระหว่างขนาดของไฟฟ้า และทางกายภาพส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความหนาของบอร์ด PC และ dielectric ค่าคงที่ของพื้นผิวประมาณดีสำหรับความยาวที่คงคือ:

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ครึ่งคลื่นแพทช์ยาวทำงานในสิ่งที่เราเรียกโหมดพื้นฐาน: สนามไฟฟ้าเป็นศูนย์ที่ศูนย์ของแพทช์ที่สูงสุด (บวก) ในด้านหนึ่งและต่ำสุด (ลบ) อยู่ฝั่งตรงข้าม น้อยเหล่านี้และสูงสุดอย่างต่อเนื่องเปลี่ยนข้างเคียงเช่นเฟสของสัญญาณ RF ที่. สนามไฟฟ้าไม่หยุดทันทีที่อยู่ใกล้ขอบของแพทช์เหมือนมันจะอยู่ในโพรง: สนามขยายเกินขอบด้านนอก เหล่านี้ส่วนขยายสาขาเป็นที่รู้จักกันเป็นฟิลด์แนวและทำให้เกิดการแพทช์ที่จะแผ่ เทคนิคการสร้างแบบจำลองการวิเคราะห์ที่นิยมสำหรับเสาอากาศแพทช์อยู่บนพื้นฐานของแนวคิดนี้โพรงรั่วและโหมดพื้นฐานของแพทช์รูปสี่เหลี่ยมจะแสดงมักจะใช้ทฤษฎีโพรงเช่นโหมด TM10. สัญกรณ์ TM นี้มักจะนำไปสู่ความสับสนและนี่คือความพยายามที่จะอธิบายว่า : รูปที่ 1 ใช้ระบบพิกัดคาร์ทีเซียนที่ x และ y ที่แกนขนานกับพื้นระนาบและแกน Z จะตั้งฉากกับมัน. TM ย่อมาจากการกระจายสนามแม่เหล็กแพทช์ -between และแผ่นดินชุดที่ขวางไป แกน Z ของเสาอากาศแสดงในรูปที่ 1 นี้ 'ขวาง' ที่เกี่ยวกับแกน z ที่มักจะปรับตัวลดลงเนื่องจากสนามแม่เหล็กในแพทช์เสาอากาศอยู่เสมอขวางถึง z แกนของพวกเขา. ดังนั้นเราจึงสามารถลดความซับซ้อนและสิ่งที่จะพิจารณา สามองค์ประกอบสนามแทนหก (สนามแม่เหล็กไฟฟ้าในแต่ละ x, แกน y z และ). สนามไฟฟ้าในทิศทางซีและส่วนประกอบของสนามแม่เหล็กในทิศทาง x และ y ที่โดยทั่วไปโหมดจะกำหนดให้เป็นTMnmp p '' ค่าที่ถูกละไว้ส่วนใหญ่เป็นเพราะการเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟ้าถือว่าเป็นเล็กน้อยในแกนซีตั้งแต่เพียงรูปแบบขั้นตอนที่มีอยู่ในแกน Z ดังนั้นแสดงให้เห็นถึงรูปแบบ TMnm สนามใน x และ y ทิศทาง. การเปลี่ยนแปลงสนามในทิศทาง y ที่ (ทิศทางความกว้างความต้านทาน) เป็นเล็กน้อยและ m เป็น 0 ที่สนามมีการเปลี่ยนแปลงขั้นต่ำต่อการสูงสุดในทิศทาง x (ความยาวเสียงสะท้อน ทิศทางและครึ่งคลื่นยาว) n เป็น 1 ในกรณีนี้และเราบอกว่าแพทช์นี้ทำงานในโหมด TM10. ขนาดความยาวจังหวะ (แกน x ในรูปที่ 2) กำหนดความถี่จังหวะและเป็นเรื่องเกี่ยวกับd / 2 แพทช์สี่เหลี่ยมตื่นเต้นในโหมดพื้นฐานที่dเป็นความยาวคลื่นในวัสดุ PCB ที่ แพทช์เป็นจริงบิตขนาดใหญ่กว่าไฟฟ้าขนาดทางกายภาพเนื่องจากสาขาแนวและความแตกต่างระหว่างขนาดไฟฟ้าและทางกายภาพเป็นส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความหนาของบอร์ด PC และอิเล็กทริกคงที่ของสารตั้งต้น. ประมาณการที่ดีสำหรับความยาวจังหวะคือ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ครึ่งคลื่นยาวแพททำงานในสิ่งที่เราเรียกโหมดพื้นฐาน : สนามไฟฟ้าเป็นศูนย์กลางของแพทช์สูงสุด ( บวก ) ในด้านหนึ่งและต่ำสุด ( ลบ ) ในด้านตรงข้าม ไม่นี่ ม๊า และ แม็กซิมาเหล่านี้อย่างต่อเนื่องเปลี่ยนข้างชอบเฟสของสัญญาณ RF .

สนามไฟฟ้า ไม่หยุดชะงัก ใกล้ขอบของแพทเหมือนจะอยู่ในโพรง :สนามเกินขอบด้านนอก ขยายเขตเหล่านี้จะเรียกว่า fringing เขต และเพราะแพทช์เพื่อแผ่ บางคนนิยมวิเคราะห์แบบจำลองเทคนิคเสาอากาศแพทช์ตามแนวคิดนี้รูรั่วและโหมดพื้นฐานของแพทช์เป็นรูปสี่เหลี่ยมมักจะกล่าวคือการใช้ทฤษฎีโพรงเหมือนโหมด tm10 .

นี้ ซึ่งโน้ตมักจะนำไปสู่ความสับสนและนี่คือความพยายามที่จะอธิบายว่า :
รูปที่ 1 ใช้ระบบพิกัดแบบคาร์ทีเซียน ที่แกน X และแกน Y จะขนานกับพื้น เครื่องบิน และตั้งฉากกับแกน z .

TM ย่อมาจากสนามแม่เหล็กกระจาย–ระหว่างแพทช์และพื้นดิน–ที่ขวาง กับแกน z ของเสาอากาศที่แสดงในรูปที่ 1' ขวาง ' ส่วนแกน z มักจะลดลงเนื่องจากสนามแม่เหล็กในเสาอากาศแพทช์มักจะเลี้ยง z .

ดังนั้นเราสามารถลดความซับซ้อนของสิ่งต่าง ๆ และพิจารณาสามฟิลด์ส่วนประกอบแทนที่จะหก ( แม่เหล็กและสนามไฟฟ้าในแต่ละ X , Y และแกน Z ) : สนามไฟฟ้าในซี ทิศทาง และสนามแม่เหล็กส่วนประกอบในทิศทาง x และ y .

โดยทั่วไปโหมดเขตเป็น tmnmp . ' P ' มูลค่าส่วนใหญ่ละเว้นเนื่องจากสนามไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงจะถือว่ากระจอกในเอฟทีเอตั้งแต่ขั้นตอนการเปลี่ยนแปลงที่มีอยู่ในแกน Z . ดังนั้น tmnm หมายถึงเขตการเปลี่ยนแปลงในทิศทาง x และ y .
สนามความผันแปรใน Y ทิศทาง ( ทิศทางความกว้างอิมพีแดนซ์ ) เป็นเล็กน้อยและ M เป็น 0สนามได้หนึ่งขั้น สูงสุด การเปลี่ยนแปลงในทิศทาง ( ทิศทาง X ความยาวครึ่งคลื่น ( ยาว ) , n เป็น 1 ในคดีนี้ และเราว่าแพทช์นี้ทำงานในโหมด tm10 .



ขนาดความยาวเรโซแนนซ์ ( แกน X ในรูปที่ 2 ) กําหนดความถี่เรโซแนนซ์ และเกี่ยวกับ D / 2 แผ่นสี่เหลี่ยมที่ตื่นเต้นในโหมดพื้นฐานของ D คือความยาวคลื่นในวัสดุ PCBแพทช์เป็นบิตขนาดใหญ่กว่าทางกายภาพไฟฟ้าขนาดเนื่องจากการ fringing สาขาและความแตกต่างระหว่างขนาดไฟฟ้าและทางกายภาพเป็นหลักขึ้นอยู่กับ PC บอร์ดความหนาและค่าไดอิเล็กทริกของพื้นผิว .

ประมาณที่ดีสำหรับความยาว :
ดังกังวาน