هيكل أهوائي ميكروستريبيتكون هذا النظام عادةً من ركيزة عازلة، ومشع، ولوح أرضي. سمك الركيزة العازلة أصغر بكثير من الطول الموجي. تتصل الطبقة المعدنية الرقيقة في أسفل الركيزة باللوح الأرضي. على الجانب الأمامي، تُصنع طبقة معدنية رقيقة ذات شكل محدد باستخدام تقنية الطباعة الضوئية كمشع. يمكن تغيير شكل اللوح المشع بطرق عديدة وفقًا للمتطلبات.
أدى تطور تكنولوجيا دمج الموجات الدقيقة وعمليات التصنيع الجديدة إلى تعزيز تطوير هوائيات الشرائط الدقيقة. بالمقارنة مع الهوائيات التقليدية، تتميز هوائيات الشرائط الدقيقة بصغر حجمها وخفة وزنها وصغر حجمها وسهولة تعديلها ودمجها وانخفاض تكلفتها ومناسبتها للإنتاج بالجملة، بالإضافة إلى تنوع خصائصها الكهربائية.
الطرق الأساسية الأربعة لتغذية هوائيات الميكروستريب هي كما يلي:
١. (التغذية الشريطية الدقيقة): تُعد هذه الطريقة من أكثر طرق التغذية شيوعًا لهوائيات الشرائط الدقيقة. تُنقل إشارة التردد اللاسلكي إلى الجزء المُشعّ من الهوائي عبر خط الشرائط الدقيقة، عادةً من خلال اقتران خط الشرائط الدقيقة بالرقعة المُشعّة. تتميّز هذه الطريقة بالبساطة والمرونة، وهي مُناسبة لتصميم العديد من هوائيات الشرائط الدقيقة.
٢. (التغذية المقترنة بالفتحة): تستخدم هذه الطريقة الشقوق أو الثقوب الموجودة على لوحة قاعدة هوائي الشريط الدقيق لتغذية خط الشريط الدقيق إلى عنصر الإشعاع للهوائي. توفر هذه الطريقة مطابقة أفضل للمعاوقة وكفاءة إشعاع أفضل، كما تقلل من عرض الشعاع الأفقي والرأسي للفصوص الجانبية.
٣. (التغذية المقترنة بالتقارب): تستخدم هذه الطريقة مُذبذبًا أو عنصرًا حثيًا بالقرب من خط الشريط الدقيق لتغذية الإشارة إلى الهوائي. توفر هذه الطريقة مطابقة معاوقة أعلى ونطاق تردد أوسع، وهي مناسبة لتصميم هوائيات النطاق العريض.
٤. (التغذية المحورية): تستخدم هذه الطريقة أسلاكًا مستوية أو كابلات محورية لتغذية إشارات التردد اللاسلكي إلى الجزء المُشعّ من الهوائي. عادةً ما توفر هذه الطريقة مطابقةً جيدةً للمقاومة وكفاءةً إشعاعيةً، وهي مناسبةٌ بشكلٍ خاصٍّ للحالات التي تتطلب واجهة هوائي واحدة.
ستؤثر طرق التغذية المختلفة على مطابقة المعاوقة وخصائص التردد وكفاءة الإشعاع والتخطيط المادي للهوائي.
كيفية اختيار نقطة التغذية المحورية لهوائي الشريط الدقيق
عند تصميم هوائي شريطي دقيق، يُعد اختيار موقع نقطة التغذية المحورية أمرًا بالغ الأهمية لضمان أداء الهوائي. فيما يلي بعض الطرق المقترحة لاختيار نقاط التغذية المحورية لهوائيات الشريط الدقيق:
١. التماثل: حاول اختيار نقطة تغذية محورية في مركز هوائي الشريط الدقيق للحفاظ على تماثل الهوائي. هذا يُحسّن كفاءة إشعاع الهوائي ومطابقة معاوقته.
2. حيث يكون المجال الكهربائي هو الأكبر: من الأفضل اختيار نقطة التغذية المحورية في الموضع الذي يكون فيه المجال الكهربائي لهوائي الشريط الدقيق هو الأكبر، مما يمكن أن يحسن كفاءة التغذية ويقلل الخسائر.
3. حيث يكون التيار في أقصى حد له: يمكن اختيار نقطة التغذية المحورية بالقرب من الموضع الذي يكون فيه تيار هوائي الشريط الدقيق في أقصى حد له للحصول على طاقة إشعاع وكفاءة أعلى.
4. نقطة المجال الكهربائي الصفري في الوضع الفردي: في تصميم هوائي الشريط الدقيق، إذا كنت تريد تحقيق إشعاع الوضع الفردي، يتم عادةً تحديد نقطة التغذية المحورية عند نقطة المجال الكهربائي الصفري في الوضع الفردي لتحقيق مطابقة أفضل للمقاومة والإشعاع.
5. تحليل التردد والشكل الموجي: استخدم أدوات المحاكاة لإجراء تحليل مسح التردد وتوزيع المجال الكهربائي/التيار لتحديد موقع نقطة التغذية المحورية الأمثل.
6. مراعاة اتجاه الشعاع: إذا كانت هناك حاجة إلى خصائص إشعاع ذات اتجاه محدد، فيمكن تحديد موقع نقطة التغذية المحورية وفقًا لاتجاه الشعاع للحصول على أداء إشعاع الهوائي المطلوب.
في عملية التصميم الفعلية، عادةً ما يكون من الضروري الجمع بين الطرق المذكورة أعلاه وتحديد الموضع الأمثل لنقطة تغذية الكابل المحوري من خلال تحليل المحاكاة ونتائج القياسات الفعلية، وذلك لتحقيق متطلبات التصميم ومؤشرات الأداء لهوائي الشريط الدقيق. في الوقت نفسه، قد يكون لأنواع مختلفة من هوائيات الشريط الدقيق (مثل هوائيات الرقعة، والهوائيات الحلزونية، إلخ) اعتبارات خاصة عند اختيار موقع نقطة تغذية الكابل المحوري، والتي تتطلب تحليلًا وتحسينًا خاصين بناءً على نوع الهوائي وظروف الاستخدام.
الفرق بين هوائي الميكروستريب وهوائي الرقعة
هوائي الشريط الصغير وهوائي الرقعة هما هوائيان صغيران شائعان. لهما بعض الاختلافات والخصائص:
1. الهيكل والتخطيط:
يتكون هوائي الشريط الدقيق عادةً من رقعة شريط دقيق ولوحة أرضية. تعمل رقعة الشريط الدقيق كعنصر إشعاع، وتتصل باللوحة الأرضية عبر خط شريط دقيق.
- هوائيات الرقعة هي في العادة عبارة عن رقع موصلة محفورة مباشرة على ركيزة عازلة ولا تتطلب خطوط ميكروستريب مثل هوائيات الميكروستريب.
2. الحجم والشكل:
- هوائيات الميكروستريب صغيرة الحجم نسبيًا، وغالبًا ما تستخدم في نطاقات ترددات الميكروويف، وتتمتع بتصميم أكثر مرونة.
- يمكن أيضًا تصميم هوائيات التصحيح لتكون مصغرة، وفي بعض الحالات المحددة، قد تكون أبعادها أصغر.
3. نطاق التردد:
- يمكن أن يتراوح نطاق التردد لهوائيات الميكروستريب من مئات الميجا هرتز إلى عدة جيجا هرتز، مع خصائص النطاق العريض معينة.
- عادةً ما تتمتع هوائيات التصحيح بأداء أفضل في نطاقات تردد محددة ويتم استخدامها عمومًا في تطبيقات تردد محددة.
4. عملية الإنتاج:
- عادة ما يتم تصنيع هوائيات الميكروستريب باستخدام تقنية لوحة الدوائر المطبوعة، والتي يمكن إنتاجها بكميات كبيرة وتتميز بتكلفة منخفضة.
- عادةً ما تكون هوائيات الرقعة مصنوعة من مواد تعتمد على السيليكون أو مواد خاصة أخرى، ولها متطلبات معالجة معينة، وهي مناسبة للإنتاج على دفعات صغيرة.
5. خصائص الاستقطاب:
- يمكن تصميم هوائيات الميكروستريب للاستقطاب الخطي أو الاستقطاب الدائري، مما يمنحها درجة معينة من المرونة.
- تعتمد خصائص الاستقطاب للهوائيات التصحيحية عادةً على بنية وتخطيط الهوائي وليست مرنة مثل هوائيات الميكروستريب.
بشكل عام، تختلف هوائيات الميكروستريب عن هوائيات الرقعة من حيث البنية ونطاق التردد وعملية التصنيع. يجب أن يستند اختيار نوع الهوائي المناسب إلى متطلبات التطبيق واعتبارات التصميم الخاصة.
توصيات منتجات هوائي Microstrip:
RM-MPA1725-9 (1.7-2.5 جيجاهرتز)
RM-MPA2225-9 (2.2-2.5 جيجاهرتز)
آر إم-MA25527-22 (25.5-27 جيجاهرتز)
RM-MA424435-22 (4.25-4.35 جيجاهرتز)
وقت النشر: ١٩ أبريل ٢٠٢٤
