Zhang Ye Feng, Zhu Yongzhong, Liu Mingfei
(Université armée ingénierie de l'information technique, Xi'an 710086)
guide d'ondes intégré substrat en raison de ses avantages uniques, profil bas, facile à produire et facile à intégrer le circuit plan, largement utilisé dans l'antenne. Multimode Wideband, reconfigurable, entrée multiple sortie multiple antenne direction principale de développement actuel. Décrit les principales perspectives de mise en uvre et de développement du substrat de courant de guide d'onde multimode antenne intégrée à large bande, il fournit le guide d'onde multimode de base antenne intégrée à large bande pour l'amélioration de la conception du substrat.
Substrat guide d'ondes intégré, multi-mode à large bande antenne; structure d'alimentation
CLC: TN82
Code de document: A
DOI: 10,16157 / j.issn.0258-7998.2017.04.008
format de citation chinois: Zhang Ye Feng, Zhu Yongzhong, Liu Mingfei Progress substrat de guide d'ondes multimode à large bande intégrée antenne recherche Technologie électronique, 2017,43 (4): 32-35.
Anglais format de citation: Zhang Yefeng, Zhu Yongzhong, Liu Mingfei. Les progrès dans l'étude du substrat guide d'onde intégré multi-mode à large bande antenne .Application Technique électronique, 2017,43 (4): 32-35.
0 introduction
À l'heure actuelle, les systèmes de communication, diverses normes de systèmes de positionnement, bien que multi-antenne couverture multi-bande pour répondre à la demande, mais avec l'intégration des systèmes, le couplage entre une interférence multi-antenne et ne doit pas être négligée. Il est donc souhaitable d'avoir un seul multimodes à large bande antenne, qui est une des exigences plus élevées sur la performance de l'antenne. Pour atteindre cet objectif, les travailleurs d'antenne destinés à améliorer la structure du monopôle , microruban et autre antenne, mais toujours d'explorer de nouvelles technologies pour mieux répondre aux exigences à large bande multimodes de portée. Substrat intégré la technologie guide d'ondes depuis le professeur Wu Ke élevé, sa faible perte, valeur élevée de Q, les avantages du plan de circuit d'intégration facile, devenir ouvrier d'antenne hotspot de recherche. Ainsi, l'exploration SIW multimodes large bande antenne technologie est actuellement une question importante.
substrat conventionnel guide d'ondes multimode à large bande intégrée antenne, du point de vue structurel, le patch peut être divisé en fente, sol à fentes, les trous d'interconnexion des charges inductives et la structure d'alimentation améliorée de quatre.
1 substrat rainuré patch intégré guide d'ondes multimode à large bande antenne
antenne à fentes est utilisée pour ouvrir les parois du guide d'ondes rectangulaire dans le mode de transmission de demi-onde TE10 fente résonante. Lorsque la surface de la paroi métallique à fentes de guide d'ondes, la coupe de la surface de paroi interne de la ligne de courant d'origine, dérivations de courant la partie de fente et une autre partie circule dans la direction primaire de la forme actuelle de déplacement, une ligne d'alimentation qui de rayonnement dans l'espace vers l'extérieur. Sa fréquence d'exploitation primaire de la surface de l'antenne distribution de courant est déterminée par la modification du trajet de courant, la position du point de résonance peut être contrôlée. Et quand une pluralité de points de résonance se produisent dans la bande passante opérationnelle d'une large bande multimode la structure obtenir. Mode fente commune est rectangulaire, annulaire, E, perturbation ajoutée, sont souvent capables d'exciter une pluralité de modes, mais la bande passante est étroite .
Par patch techniques de rainurage, un radiateur patch, et l'existent de rayonnement de rainure de la fente, de telle sorte que l'antenne comportant une pluralité de modèles. La difficulté est comment ajuster les paramètres de conception chaque mode dégénérés près de l'autre, de manière à élargir la bande passante. Compte tenu de l'analyse théorique et le processus est simple, commun dans les applications pratiques de la pièce et du type de fente rectangulaire et circulaire. Ci-dessous l'analyse principale de leurs propriétés.
La longueur L1 de la pastille rectangulaire détermine la fréquence de travail de l'antenne, qui est la formule empirique :
Lorsque l'ouverture d'une fente annulaire, affectent principalement la fréquence de fonctionnement d'un timbre circulaire d'un rayon R1 et le rayon de la gorge annulaire R2, qui est la formule empirique :
Document pour obtenir technique de double mode segmenté patch de résonance, et d'augmenter l'épaisseur du substrat pour étendre la bande passante de l'antenne. Document rainure rectangulaire est en forme de trapèze de modifications mineures de la gorge, en ajustant la longueur et la largeur de la pièce, le trajet de courant change de la surface de l'antenne, pour obtenir un rendement de rayonnement élevé d'antenne. Document est un patch rectangulaire classique et la résonance double gorge annulaire rectangulaire, en faisant varier la longueur et la largeur de la pièce, peut ainsi améliorer S11, pour obtenir de bonnes performances de l'antenne.
2 plancher de chargement à fente large bande multimode spécial SIW antenne
Sur la base du modèle d'impédance et les caractéristiques de l'échelle non dépendant de la fréquence du principe de l'antenne peut être maintenue constante , qui est une antenne du papillon d'application typique et l'antenne hélicoïdale sur une gamme de fréquence très large. La conception de la technologie ultra large bande et le substrat intégré technologie guide d'onde, capable d'élargir la bande passante du même substrat intégré antenne guide d'onde dans une certaine mesure.
Des études ont montré que, par la structure d'alimentation appropriée, capable d'élargir l'antenne à fentes papillon certaine bande passante , deviennent une conception commune des structures d'antennes à large bande. Document de à l'aide d'une structure de fente de papillon, des résultats de simulation montrent que la largeur de la fente comme étant les principaux facteurs de papillon, en optimisant les paramètres, l'élargissement finale de la bande passante de l'antenne.
Document de , la fente arrière à l'aide d'une structure de papillon, la modification du trajet de courant du mode d'ordre élevé, de sorte que le mode d'ordre élevé à proximité des modes d'ordre inférieur, élargissant ainsi la largeur de bande de 9,4%.
Document de à l'aide d'une fente de papillon, et une position au voisinage de l'alimentation et une adaptation de la fente rectangulaire supplémentaire, le couplage de l'énergie perturbée courant et la surface supérieure de la cavité de la cavité. Conception de fente résonante dans la position de champ électrique la plus forte de la cavité, de sorte que la fente de rayonnement. Les résultats de simulation montrent que l'augmentation ne modifie pas la fente rectangulaire de résonance à haute fréquence, mais le mode à faible fréquence de fonctionnement peuvent être réduits, et la face avant et arrière peuvent être améliorées et le rapport du gain de crête. 8% a augmenté la bande passante de l'antenne, avec de faibles niveaux de polarisation croisée avant et après le rapport dépasse 20 dBi.
charge inductive 3 substrat guide d'onde intégré à travers des trous à large bande multimode antenne
L'antenne patch fente rectangulaire traditionnelle capable de deux modes dégénérés excitant, mais une bande passante très étroite, augmente l'élément parasite sur la base d'une seule pièce est une méthode courante de l'élargissement de l'antenne patch. Dans lequel la charge inductive dans le trou est généralement procédé utilisé. Document dans ce domaine a fait l'exploration active, par asymétrique de la charge inductive par l'intermédiaire des trous ou des trous d'interconnexion réseau largeur de bande d'impédance d'entrée inductive a augmenté de manière significative, mais la bande de rapport axial ne dépasse pas 3%. 1 à travers la charge inductive et capacitive vias rainure annulaire, l'introduction d'une nouvelle fréquence, le paramètre de réglage de fréquence qui est couplé avec la pièce, la largeur de bande d'impédance de l'antenne est augmenté à 12,4%.
4 structure d'alimentation à large bande multimode améliorée SIW antenne
En général, le réseau de décalage de phase en utilisant une alimentation d'adaptation à large bande, l'élargissement de la bande passante de l'antenne peut être dans une certaine mesure, mais la complexité de sa conception, la façon d'utiliser de manière appropriée est la difficulté d'antennes d'alimentation.
Pour simplifier la conception d'antenne, autant que possible, la structure de conversion est souvent utilisée. L'alimentation de la bande passante de l'antenne élargissement de la conception classique peut être divisé en quatre catégories: -SIW coaxial d'alimentation, stripline -SIW ligne microruban d'alimentation -SIW triplaque d'alimentation - alimentation de la ligne microruban.
4.1 -SIW en utilisant la structure d'alimentation coaxiale
L'utilisation d'un substrat mince peut éliminer les modes d'ordre supérieur, mais cette fois il est difficile d'éliminer le mode TEM de base. Communément méthode utilisée consiste à placer la broche de court-circuitage autour de la fente, le plan de fente et relié au réflecteur. Le court-circuitage des positions de broche près de la fente, la fréquence de résonance de la fente et la largeur de bande seront affectés, le plus loin de la position de la broche de court-circuit à partir de la fente, les fuites d'énergie se produisent, et est détériorée l'efficacité de l'antenne . En outre, la broche de court-circuit est un facteur important dans la formation de la main droite à polarisation circulaire. Par conséquent, un choix raisonnable de la position de la broche de court-circuit.
La figure 2 à l'aide de la structure de conversion de -SIW coaxial, la bande passante de l'antenne est augmenté à 10,3% dans la bande X, l'effet est évident élargissement.
Afin de réduire la taille de l'antenne, l'antenne simplification de la conception, Document de la structure est améliorée décrite ci-dessus, la forme de la configuration particulière, le gain dans la prémisse similaire, et d'élargir la largeur de bande d'impédance de bande de rapport axial. Résultats Tableau 1 Comparaison de deux paramètres importants de l'antenne.
4.2 en utilisant la structure d'alimentation triplaque -SIW
Pour un patch circulaire et l'antenne fente, la fréquence de résonance est calculée pour les différents modes de :
La figure 3 littérature structure de connexion et la structure d'alimentation dans le modèle est améliorée en utilisant un procédé d'alimentation triplaque -SIW en ajustant les paramètres du dispositif d'alimentation en forme de T, résonateur à cavité arrière peut être deux circonférence et trois modes de raccordement d'excitation, la largeur de bande et la largeur de bande d'impédance du rapport axial, respectivement, 25,6% et 12%.
Document de base de la structure de guide d'ondes intégré sur un substrat dans la moitié de moule à l'aide du mode de flexion de la ligne triplaque d'alimentation -SIW améliorer le couplage adjacent, afin d'élargir la bande passante de l'objet, et l'impédance de la bande de rapport axial de la bande passante sont 10,5% et 3%.
4.3 Structure de saut de ligne microruban -SIW
Figure 4 et la littérature ont adopté le mode de réalisation ligne d'alimentation microruban -SIW, et ajoute un réseau asymétrique de vias susceptance inductive à l'entrée de commande, l'adaptation d'impédance supplémentaire, pour élargir la largeur de bande, respectivement 18,74 % et 17,32%.
4.4 en utilisant stripline - structure d'alimentation de ligne microruban
lignes de transmission stripline pour répondre aux exigences de faible dispersion, à faible rayonnement parasite, mais souvent doivent être convertis avec d'autres structures de lignes de transmission. Dans lequel la ligne à bande - une structure de ligne microruban peut éliminer la complexité du processus pour amener le trou borgne . En général égale, l'inductance de la sonde introduite est très faible, plus grande capacité entre le patch et la plaque de masse dans la gamme de fréquences d'intérêt doit être faite de la sonde plaquée de métal alimentant la réactance introduit en grandeur et en signe opposé.
Figure 5 à l'aide d'une ligne de bande - structure de ligne microruban d'alimentation, l'extrémité de la ligne triplaque d'alimentation de chargement de mineur, de sorte que l'impédance d'entrée est stub inductif pour compenser la capacité à hautes fréquences et basses fréquences, la largeur de bande d'impédance et la finale le gain a atteint 10,9% et 7,7 dBi.
5. Conclusion
En résumé, le substrat multimode intégré guide d'ondes Il y a beaucoup dans les applications pratiques, mais aussi pour réaliser l'antenne mise en uvre à large bande, l'application spécifique à gain élevé, miniaturisation, facile à des scénarios tels que les exigences enrobants. La conception actuelle aussi, il y a un niveau de gain de polarisation croisée supérieure n'est pas élevé, la structure est grande, la bande passante est toujours pas assez large et ainsi de suite, pour trouver une bande passante de l'équilibre et de la structure du projet réel est la difficulté d'antenne design. Bien que confronté à de nombreuses difficultés, mais avec le développement continu de la théorie de la technologie et l'amélioration continue, SIW sera large bande multimode antenne technologie arrive à maturité.
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