เสาอากาศไมโครสตริปคืออะไร? โครงสร้าง หลักการทำงาน และการใช้งาน

ภาพรวมผลิตภัณฑ์และเทคโนโลยี

เสาอากาศไมโครสตริปเป็นเสาอากาศแบบระนาบที่ประกอบด้วยแผ่นตัวนำสำหรับแผ่รังสี แผ่นฉนวน และระนาบกราวด์ โดยปกติแล้วแผ่นตัวนำจะถูกพิมพ์ลงบนด้านหนึ่งของแผ่นฉนวน ในขณะที่ระนาบกราวด์จะอยู่ด้านตรงข้าม โครงสร้างนี้ทำให้เสาอากาศบาง เบา และเหมาะสำหรับการติดตั้งบนพื้นผิวเรียบหรือโค้งเล็กน้อย

ในงานวิศวกรรมคลื่นความถี่วิทยุภาคปฏิบัติ เสาอากาศไมโครสตริปได้รับความนิยมเนื่องจากสามารถนำไปรวมเข้ากับวงจรไมโครเวฟ อาร์เรย์เฟส เรโดม และตัวเรือนระบบขนาดกะทัดรัดได้ คุณลักษณะการแผ่รังสีของเสาอากาศเหล่านี้สามารถปรับได้ผ่านทางรูปทรงของแผ่นตัวนำ วัสดุพื้นผิว วิธีการป้อนสัญญาณ การจัดเรียงอาร์เรย์ และโครงสร้างทางกล

โครงสร้างพื้นฐานของเสาอากาศไมโครสตริป

เสาอากาศไมโครสตริปทั่วไปประกอบด้วยสามชั้นหลัก ชั้นบนสุดเป็นแผ่นโลหะทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบในการแผ่รังสี ชั้นฉนวนทำหน้าที่รองรับแผ่นโลหะและส่งผลต่อแบนด์วิดท์ ประสิทธิภาพ และขนาด ชั้นล่างสุดเป็นแผ่นกราวด์ช่วยกำหนดพฤติกรรมการแผ่รังสีและแยกเสาอากาศออกจากพื้นผิวที่ติดตั้ง

แพทช์แผ่รังสี	โดยทั่วไปจะมีรูปทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้า วงกลม หรือรูปทรงที่กำหนดเองเพื่อให้เหมาะกับความถี่และโพลาไรเซชันที่ต้องการ
สารตั้งต้นไดอิเล็กทริก	เลือกใช้ตามค่าการสูญเสียคลื่นวิทยุ ค่าคงที่ไดอิเล็กทริก ความหนา แบนด์วิดท์ และข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม
ระนาบพื้นดิน	ทำหน้าที่เป็นระนาบอ้างอิงและช่วยให้ประสิทธิภาพการแผ่รังสีมีความเสถียร
โครงสร้างการป้อนข้อมูล	อาจใช้สายไมโครสตริป, โพรบโคแอกเซียล, การเชื่อมต่อแบบช่องเปิด หรือการเชื่อมต่อแบบใกล้เคียง ขึ้นอยู่กับเป้าหมายการออกแบบ

เสาอากาศไมโครสตริปทำงานอย่างไร?

เมื่อพลังงานคลื่นวิทยุถูกส่งเข้าไปในแผ่นอิเล็กโทรด จะเกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นระหว่างแผ่นอิเล็กโทรดกับระนาบพื้นดิน การแผ่รังสีส่วนใหญ่เกิดขึ้นบริเวณขอบของแผ่นอิเล็กโทรด ซึ่งสนามขอบจะแผ่ขยายออกไปสู่พื้นที่โดยรอบ

ความถี่ในการทำงานมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับขนาดของแผ่นตัวนำ ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของวัสดุรองรับ และความหนาของวัสดุรองรับ สำหรับแผ่นตัวนำรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ความยาวของการสั่นพ้องโดยทั่วไปจะสัมพันธ์กับประมาณครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นนำทางภายในวัสดุรองรับ

ในการออกแบบจริง ขนาดสุดท้ายจะต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมที่สุด เนื่องจากภาระทางไฟฟ้า ตำแหน่งการป้อนสัญญาณ ตัวเรือน วัสดุของเรโดม และโครงสร้างโลหะที่อยู่ใกล้เคียง ล้วนส่งผลต่อประสิทธิภาพที่วัดได้

วิธีการให้อาหารทั่วไป

วิธีการให้อาหาร	ผลประโยชน์ทั่วไป	ข้อควรพิจารณาทางวิศวกรรม
สายป้อนไมโครสตริป	โครงสร้างการพิมพ์ที่เรียบง่ายและการรวมเข้ากับ PCB ได้ง่าย	ต้องควบคุมการแผ่รังสีและการจับคู่ของสายป้อนอย่างระมัดระวัง
การป้อนโพรบโคแอกเซียล	สามารถเลือกจุดป้อนสัญญาณได้อย่างยืดหยุ่นเพื่อการจับคู่ความต้านทาน	การประกอบเชิงกลและค่าความเหนี่ยวนำของหัววัดอาจส่งผลต่อแบนด์วิดท์
ระบบป้อนแบบเชื่อมต่อรูรับแสง	มีการแยกส่วนที่ดีระหว่างวงจรป้อนสัญญาณและองค์ประกอบที่แผ่รังสี	โครงสร้างหลายชั้นที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นและการควบคุมกระบวนการผลิตที่เข้มงวดกว่าเดิม
การป้อนแบบเชื่อมต่อระยะใกล้	สามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพแบนด์วิดท์ในงานออกแบบบางประเภทได้	ต้องอาศัยการจัดเรียงชั้นวัสดุที่แม่นยำและการเลือกวัสดุที่ถูกต้อง

ข้อดีและข้อจำกัด

ข้อดี โครงสร้างเพรียวบางและน้ำหนักเบา เหมาะสำหรับระบบ RF และไมโครเวฟขนาดกะทัดรัด ใช้งานได้กับวงจรระนาบและการจัดเรียงแบบอาร์เรย์ สามารถรองรับการโพลาไรซ์แบบเส้นตรงหรือแบบวงกลมได้ ขึ้นอยู่กับการออกแบบ รูปทรงและโครงสร้างที่ยืดหยุ่นเพื่อการบูรณาการที่ปรับแต่งได้ตามต้องการ

ข้อจำกัด แบนด์วิดท์อาจแคบกว่าเสาอากาศแบบฮอร์นหรือแบบสะท้อนแสงบางประเภท ประสิทธิภาพอาจได้รับผลกระทบจากความสูญเสียทางไดอิเล็กทริกและความสูญเสียในตัวนำ ประสิทธิภาพการทำงานขึ้นอยู่กับวัสดุพื้นผิว ความหนา และโครงสร้างที่อยู่ใกล้เคียง สำหรับงานที่ต้องการประสิทธิภาพสูง ควรพิจารณาปัจจัยด้านความร้อน สภาพแวดล้อม และกลไกต่างๆ

การใช้งานทั่วไป

เนื่องจากมีรูปทรงแบนราบและมีความยืดหยุ่นในการออกแบบ เสาอากาศไมโครสตริปจึงถูกนำไปใช้ในแพลตฟอร์ม RF และไมโครเวฟหลายประเภทที่ต้องการพื้นที่ น้ำหนัก และการรวมเข้ากับระบบอย่างเหมาะสม

ระบบเรดาร์ส่วนหน้าของเรดาร์ขนาดกะทัดรัด, อาร์เรย์เฟส และแพลตฟอร์มการตรวจจับทิศทาง	การบินและอวกาศและการป้องกันประเทศการติดตั้งแบบซ่อนเร้น ซึ่งความสูงและน้ำหนักของอุปกรณ์มีความสำคัญ	การสื่อสารไร้สายระบบเชื่อมต่อไมโครเวฟ เสาอากาศปลายทาง และโมดูลการสื่อสารแบบบูรณาการ
การวัดเสาอากาศห้องปฏิบัติการ RF สำหรับการทดสอบ เปรียบเทียบ และประเมินผลในระดับระบบ	ระบบนำทางและระบบวัดระยะทางแถบความถี่ที่เลือกและข้อกำหนดด้านโพลาไรเซชัน	การบูรณาการระบบการปรับสมดุลประสิทธิภาพของเสาอากาศให้เข้ากับข้อจำกัดของตัวเรือนและแท่นวาง

เสาอากาศแบบอาร์เรย์ไมโครสตริป

สามารถใช้ไมโครสตริปตัวเดียวได้โดยลำพัง แต่ระบบไมโครเวฟหลายระบบต้องการอัตราขยายที่สูงขึ้น ลำแสงรูปทรงต่างๆ หรือความสามารถในการสแกน ในกรณีเหล่านี้ สามารถจัดเรียงไมโครสตริปหลายตัวเข้าด้วยกันได้เสาอากาศอาร์เรย์ไมโครสตริป.

ด้วยการควบคุมระยะห่างระหว่างองค์ประกอบ เครือข่ายป้อนสัญญาณ แอมพลิจูด และการกระจายเฟส วิศวกรสามารถสร้างความกว้างของลำแสง ไซด์โลบ อัตราขยาย และโพลาไรเซชันตามเป้าหมายที่แตกต่างกันได้ เสาอากาศแบบอาร์เรย์ไมโครสตริปมักถูกนำมาใช้ในเรดาร์ การสื่อสารผ่านดาวเทียม การวัดทางอิเล็กทรอนิกส์ และระบบ RF แบบทิศทางขนาดกะทัดรัด

คำถามที่พบบ่อย