اصلی

آنتن‌های موجبر شکاف‌دار - اصول طراحی

شکل ۱ یک نمودار موجبر شکاف‌دار رایج را نشان می‌دهد که دارای یک ساختار موجبر بلند و باریک با یک شکاف در وسط است. این شکاف می‌تواند برای انتقال امواج الکترومغناطیسی استفاده شود.

۸

شکل 1. هندسه رایج‌ترین آنتن‌های موجبر شکاف‌دار.

آنتن جلویی (Y = 0 با صفحه باز در صفحه xz) تغذیه می‌شود. انتهای دیگر معمولاً یک اتصال کوتاه (محفظه فلزی) است. موجبر ممکن است توسط یک دوقطبی کوتاه (که در پشت آنتن شیار حفره‌ای دیده می‌شود) روی صفحه یا توسط موجبر دیگری تحریک شود.

برای شروع تحلیل آنتن شکل ۱، بیایید به مدل مدار نگاهی بیندازیم. خود موجبر به عنوان یک خط انتقال عمل می‌کند و شیارهای موجود در موجبر را می‌توان به عنوان ادمیتانس‌های موازی (موازی) در نظر گرفت. موجبر اتصال کوتاه شده است، بنابراین مدل تقریبی مدار در شکل ۱ نشان داده شده است:

162b41f3057440b5143f73195d68239

شکل ۲. مدل مداری آنتن موجبر شکاف‌دار.

آخرین شیار به اندازه «d» تا انتها (که همانطور که در شکل ۲ نشان داده شده است، اتصال کوتاه شده است) فاصله دارد و عناصر شیار به اندازه «L» از یکدیگر فاصله دارند.

اندازه شیار، طول موج را هدایت می‌کند. طول موج هدایت، طول موج درون موجبر است. طول موج هدایت ( ) تابعی از عرض موجبر ("a") و طول موج فضای آزاد است. برای حالت غالب TE01، طول موج‌های هدایت عبارتند از:

۳۷۲۵۹۸۷۶edb11dc94e2d09b8f821e74
278a67f6ac476d62cfbc530d6b133c2

فاصله بین آخرین شیار و انتهای "d" اغلب به اندازه یک چهارم طول موج انتخاب می‌شود. حالت نظری خط انتقال، خط امپدانس اتصال کوتاه یک چهارم طول موج که به سمت پایین منتقل می‌شود، مدار باز است. بنابراین، شکل 2 به صورت زیر خلاصه می‌شود:

6a14b330573f76e29261f29ad7e19a9

تصویر ۳. مدل مدار موجبر شکاف‌دار با استفاده از تبدیل ربع طول موج.

اگر پارامتر "L" به صورت نصف طول موج انتخاب شود، آنگاه امپدانس اهمی ورودی ž در فاصله نصف طول موج z اهم مشاهده می‌شود. "L" دلیلی است که طراحی باید حدود نصف طول موج باشد. اگر آنتن شکاف موجبر به این روش طراحی شود، می‌توان همه شکاف‌ها را موازی در نظر گرفت. بنابراین، ادمیتانس ورودی و امپدانس ورودی یک آرایه شکاف‌دار "N" عنصری را می‌توان به سرعت به صورت زیر محاسبه کرد:

029f3703538d59e328ce97a1a99fa53

امپدانس ورودی موجبر تابعی از امپدانس شیار است.

لطفا توجه داشته باشید که پارامترهای طراحی فوق فقط در یک فرکانس واحد معتبر هستند. با افزایش فرکانس، طراحی موجبر کار می‌کند و در عملکرد آنتن افت ایجاد می‌شود. به عنوان مثالی از تفکر در مورد ویژگی‌های فرکانسی یک موجبر شکاف‌دار، اندازه‌گیری‌های یک نمونه به عنوان تابعی از فرکانس در S11 نشان داده شده است. موجبر برای کار در فرکانس 10 گیگاهرتز طراحی شده است. این به تغذیه کواکسیال در پایین، همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، تغذیه می‌شود.

۹

شکل ۴. آنتن موجبر شکاف‌دار توسط یک تغذیه کواکسیال تغذیه می‌شود.

نمودار پارامتر S حاصل در زیر نشان داده شده است.

۱۰

توجه: آنتن در فرکانس حدود 10 گیگاهرتز، افت بسیار زیادی روی S11 دارد. این نشان می‌دهد که بیشتر مصرف برق در این فرکانس تابش می‌شود. پهنای باند آنتن (اگر به عنوان S11 کمتر از -6 دسی‌بل تعریف شود) از حدود 9.7 گیگاهرتز به 10.5 گیگاهرتز می‌رسد و پهنای باند کسری 8٪ را ارائه می‌دهد. توجه داشته باشید که در حدود 6.7 و 9.2 گیگاهرتز نیز رزونانس وجود دارد. در فرکانس‌های پایین‌تر از 6.5 گیگاهرتز، تقریباً هیچ انرژی تابش نمی‌شود. نمودار پارامتر S نشان داده شده در بالا، ایده خوبی از اینکه ویژگی‌های فرکانسی موجبر شکاف‌دار پهنای باند مشابه چیست، ارائه می‌دهد.

الگوی تابش سه‌بعدی یک موجبر شکاف‌دار در زیر نشان داده شده است (این الگو با استفاده از یک بسته الکترومغناطیسی عددی به نام FEKO محاسبه شده است). بهره این آنتن تقریباً ۱۷ دسی‌بل است.

۱۱

توجه داشته باشید که در صفحه XZ (صفحه H)، پهنای پرتو بسیار باریک است (۲-۵ درجه). در صفحه YZ (یا صفحه E)، پهنای پرتو بسیار بزرگتر است.

معرفی محصول سری آنتن‌های موجبر شکاف‌دار:

 
 
 

RM-SWA910-22، 9-10 گیگاهرتز


زمان ارسال: ژانویه-05-2024

دریافت دیتاشیت محصول