Лекция о микрополосковых антеннах и требованиях к ним

1. Микрополосковые
(планарные) антенны

2. БЫЛО
2/37

3. • Микрополосковая антенна (в
зарубежной литература
Patch- печатная) представляет
собой металлический
проводник той или иной
формы, расположенный над
заземленной подложкой
• В определенной точке к
микрополосковой антенне
подключается
приемопередатчик. В этой
точке осуществляется подвод
мощности от передатчика и
отвод принятого сигнала на
вход приемника.
3/37

4. печатная антенна - в общем случае многослойная структура, на поверхности
каждого из слоев которой нанесены металлические проводники
определенной формы.
Токи, наведенные в этой сложной конструкции, формируют диаграмму
направленности и реализуют другие характеристики антенны, необходимые
для установления связи с базовой станцией.
4/37

5. Особенности микрополосковых
антенн
• микрополосковые антенны более узкополосные по
сравнению со спиральными
• микрополосковые антенны легко реализуют круговую
поляризацию, по сравнению с преимущественно
вертикальной поляризацией у спиральных антенн
• микрополосковые антенны могут обеспечить
меньший SAR(удельное поглощение мощности) в
голове, но обеспечивают больший SAR в руке
пользователя
• микрополосковые антенны имеют более
направленную диаграмму излучения в азимутальной
плоскости, чем спиральные и вибраторные, в силу
своей несимметричности относительно оси Z
5/37

6. Порядок проектирования м.а.
• разработать форму антенны, которая бы удачно вписывалась в
корпус сотового телефона, обеспечивая при этом эффективное
излучение (коэффициент усиления антенны)
• найти оптимальную точку питания (обычно с входным
сопротивлением 50 Ом), к которой подключается вход
приемопередающего устройства (дуплексный фильтр)
• рассчитать согласующую структуру между входом дуплексного
фильтра и точкой питания микрополосковой антенны
• оптимизировать заземляющую, т.е. найти оптимальное
заполнение внутренней поверхности корпуса телефона
проводящими участками. В настоящее время это часто
реализуется закраской отдельных частей корпуса проводящей
краской.
6/37

7. Целью проектирования антенны является получение требуемой диаграммы
направленности (ДН) и хорошее согласование в рабочей полосе (или
нескольких полосах) частот.
Предпочтительный вид ДН – всенаправленная
влияние тела пользователя (головы и руки, держащей телефон), на ДН, а также
оценить, насколько ухудшается реальная чувствительность телефона из-за
близости человека.
необходимо обеспечить требования на величину мощности, поглощаемую в
голове и руке человека (усредненная величина или в самой опасной точке), с
тем, чтобы гарантировать выполнение санитарных норм по облучению СВЧ
мощностью.
7/37

8. Анализ обобщенной структуры
микрополосковой антенны
• Проектирование микрополосковой антенны
следует начинать с оценки её размеров,
определяемых заданным частотным диапазоном.
Длину антенны можно оценить по следующей
простой формуле
8

9. Длина заземленной антенны
h = 0,04λ
не принимает во внимание влияния ширины подложки антенны и
толщины подложки на резонансную частоту, но это влияние обычно
незначительное
F-антенна (PIFA - Planar Inverted F-Antenna), которая представляет
собой четвертьволновый резонатор, один конец которого заземлен,
а другой открыт (холостой ход)
9/37

10. Для расширения рабочего диапазона частот приходится идти на
усложнение конструкции, например, использовать многослойные
печатные структуры.
Для сохранения эффективности излучения микрополосковой антенны
при уменьшении её размеров в микрополосковом проводнике
прорезается щелевая линия
Наличие щели играет большую роль в формировании диаграммы
направленности и частотной характеристики антенны.
10/37

11. Безопасность м.а.
• доля СВЧ энергии, поглощаемой в теле человека,
пользующегося сотовым телефоном (или
уменьшение параметра SAR– Specific Absorption
Rate)
• ППЭ
11