Technique RF - Micro - ondes haute fréquence PCB antennes tutoriels techniques et tendances de la recherche

Les antennes PCB haute fréquence micro - ondes et les réseaux d'antennes micro - ondes haute fréquence sont les « oreilles» de tous les systèmes sans fil. Selon la norme IEEE (145 - 1983), une antenne peut être simplement définie comme « un dispositif qui émet et reçoit des ondes radio ». L'antenne sert de transducteur entre l'émetteur et l'espace libre ou entre le milieu et le récepteur. D'une manière générale, les antennes peuvent être classées en trois catégories, à savoir isotrope, omnidirectionnelle et directionnelle. Une antenne isotrope est un concept hypothétique de gain unitaire dans toutes les directions. Il sert de référence pour la mesure des éléments d'antenne réels. Les antennes omnidirectionnelles sont la réalisation la plus proche d'antennes isotropes à gain quasi constant dans un plan de référence (azimut ou élévation) et sont largement utilisées dans des applications de diffusion. Avec un gain directionnel élevé et un diagramme de rayonnement étroit (faisceau), les antennes directionnelles sont nécessaires pour des applications telles que la détection et la télémétrie radio (radar) et les communications point à point.

En 1830, Michael Faraday introduit l'antenne en anneau dans le cadre de ses expériences de recherche sur le couplage des champs électriques et magnétiques. Plus tard, Heinrich Hertz a découvert les ondes électromagnétiques et a conçu l'antenne dipolaire. En 1901, Guglielmo Marconi a utilisé plusieurs lignes verticales directes pour envoyer des messages au - dessus de l'océan Atlantique. C'est la première fois qu'un réseau d'antennes micro - ondes est utilisé. Maxwell a écrit le premier recueil d'essais sur la théorie EM, postulé par Auster, Faraday, Gauss et d'autres, communément appelé l'équation de Maxwell. Selon Maxwell, toute charge accélérée rayonne, de sorte qu'une antenne peut être définie comme un dispositif em qui contrôle la circulation d'un courant variable dans le temps. Cela crée un rayonnement électromagnétique.

La structure de l'antenne hyperfréquence peut être considérée comme comportant trois parties, à savoir un générateur électromagnétique, une structure de guidage et une zone de transition. Les résultats de la simulation par éléments finis de l'antenne cornet montrent le flux d'énergie RF dans la section correspondante. Le générateur em alimente l'onde em dans la structure de guidage (entrée du cornet) qui est ensuite dirigée vers la zone de transition. La zone de transition est un transformateur adapté qui adapte l'impédance du fil à 377 ohms (impédance de l'espace libre). Les ondes électromagnétiques s'échappent de la zone de transition vers l'espace libre, provoquant ainsi un rayonnement de l'antenne. Bien que la liste des types d'antennes existants soit trop grande pour être résumée ici, plusieurs d'entre eux seront sélectionnés et discutés en fonction de leurs applications commerciales et militaires.

Antenne micro - ondes haute fréquence base

Paramètres de qualification d'antenne (aqp)

Les antennes peuvent être décrites quantitativement en fonction des paramètres spatiaux et du circuit. L'aqp définit les caractéristiques de rayonnement et les caractéristiques d'impédance de l'antenne, respectivement, comme suit:

1. Gain d'antenne G et directivité (gain de directivité) d

2. Température de l'antenne, t

3. Résistance aux radiations, r

4. Largeur de faisceau de demi - puissance, largeur de bande 3db

5. Direction, direction d'observation ou angle de balayage

Caractéristiques du niveau de lobe secondaire (Sll), par exemple Sll de crête (psll), Sll moyenne (ASLL).

7. Polarisation croisée (X - POL) Caractéristiques

8. Rapport des axes (AR)

G mesure la directivité du diagramme d'antenne par rapport à l'antenne isotrope (G = 1) et permet donc de mesurer le DBI (pour isotrope i). Il diffère de D en ce qu'il prend en compte les différentes pertes dans le conducteur, dans l'espace (rayonnement) et dans le conducteur (diélectrique ou air) et n'est pas inclus dans le gain directionnel D. ainsi, G est toujours inférieur à D. BW 3db est la distance angulaire entre les deux points - 3db du maximum ou pic du faisceau principal dans le diagramme de rayonnement. La direction de visée définit la direction dans laquelle le faisceau principal du diagramme d'antenne est dirigé lorsque le réseau est balayé mécaniquement (à l'aide d'un servomoteur) ou électroniquement (par déphasage numérique des éléments du réseau). L'antenne hyperfréquence idéale n'a pas de lobes latéraux. Cependant, en raison de la nature limitée du plan de masse de l'antenne, le courant se propageant à l'ouverture de l'antenne sera réfléchi par ses bords limités en raison de la longueur de phase entre les courants circulant vers l'avant et vers l'arrière et des perturbations annulées, entraînant la formation de lobes secondaires. L'enveloppe du lobe secondaire peut être caractérisée par psll, ASLL et RMS Sll mesurées en référence à ML. Le niveau de polarisation croisée (X POL) définit le niveau d'intensité du rayonnement dans un plan orthogonal au plan de polarisation souhaité; Ainsi, pour une antenne polarisée horizontalement, x pol est polarisé verticalement. Le plan de polarisation définit le plan contenant le vecteur champ électrique. Ar quantifie la polarisation de l'antenne. La polarisation peut être elliptique, circulaire (arã0db) ou linéaire (arã).

Classification des antennes micro - ondes haute fréquence

Il comprend une antenne filaire, une antenne à ondes progressives, une antenne réfléchissante, une antenne microruban, une antenne log - périodique, une antenne à ouverture, ainsi que d'autres antennes telles que les antennes de communication en champ proche (NFC) et les antennes fractales. Selon le type, le gain d'un seul élément d'antenne peut aller de 0 DBI (unipolaire) à 10 - 12 DBI (par example antenne à fente conique et antenne hélicoïdale). Les catégories peuvent être sélectionnées pour certaines applications en fonction de spécifications telles que le traitement de puissance, G, Sll, taille, poids et volume. Par exemple, une antenne de radiotélescope astronomique nécessite un gain très élevé et une puissance de traitement élevée, et nécessite une installation ouverte sur une grande surface exposée à des conditions topologiques et environnementales différentes et souvent difficiles. Ces exigences sont généralement satisfaites par un réseau d'antennes réflecteurs. HAPS l'antenne micro - ruban HAPS 2 est conçue pour les plateaux où l'immobilier est limité et convient aux avions de combat, elle est légère, compacte et adaptée à la nature. Les antennes à ondes progressives et log - périodiques peuvent être utilisées pour des applications de traitement ultra - large bande et haute puissance.

Une antenne fractale peut être utilisée pour réaliser une structure d'antenne embarquée à l'intérieur du téléphone. L'antenne pliante plane inversée (pifa) est une bonne structure adaptée aux antennes conformes portables. Les réseaux d'antennes peuvent être utilisés pour des applications telles que les radars, qui nécessitent un gain plus élevé pour la détection sur de plus longues distances, et les faisceaux directionnels, qui nécessitent un suivi de cible.

Les réseaux d'antennes hyperfréquences peuvent être divisés en trois grandes catégories:

Un réseau d'antennes linéaires (LAA) composé d'un faisceau de cellules d'antennes unidimensionnelles. Un réseau d'antennes planaires (PAA) composé de grappes d'éléments d'antenne bidimensionnels. Un réseau Antennaire conforme (CAA) est constitué d'un réseau conforme de grappes d'éléments antennaires unidimensionnels ou bidimensionnels disposés en surface. Samaiyar discute de l'application des réseaux d'antennes hyperfréquences haute fréquence aux opérations simultanées d'émission et de réception dans la bande ISM 5,8 GHz. Gorge profonde, etc.