मायक्रोस्ट्रिप अँटेना फीडिंग पद्धती: प्रकार आणि निवड

मायक्रोस्ट्रिप अँटेना फीड म्हणजे काय?

फीड हे RF स्रोत किंवा रिसीव्हरला रेडिएटिंग पॅचशी जोडते आणि त्याच वेळी सिस्टम इम्पेडन्सला अँटेनाच्या इनपुट इम्पेडन्समध्ये रूपांतरित करते. व्यावहारिक डिझाइनमध्ये, फीड हा एक वेगळा भाग नसून अँटेनाचाच एक भाग असतो. त्याच्या भूमितीमुळे करंटचे वितरण, रेझोनंट फ्रिक्वेन्सी, रिटर्न लॉस, वापरण्यायोग्य बँडविड्थ आणि अवांछित रेडिएशनमध्ये बदल होतो.

मायक्रोस्ट्रिप अँटेना फीड्सचे सामान्यतः थेट-संपर्क पद्धती आणि विद्युतचुंबकीय युग्मन पद्धतींमध्ये वर्गीकरण केले जाते. मायक्रोस्ट्रिप लाइन आणि कोॲक्सिअल प्रोब फीड्स पॅचशी थेट विद्युत संपर्क साधतात. ॲपर्चर-कपल्ड आणि प्रॉक्सिमिटी-कपल्ड फीड्स विद्युतचुंबकीय युग्मनाद्वारे ऊर्जा हस्तांतरित करतात आणि सामान्यतः एकापेक्षा जास्त सबस्ट्रेट थरांचा वापर करतात.

मायक्रोस्ट्रिप अँटेना फीडिंगच्या चार मुख्य पद्धती

१. मायक्रोस्ट्रिप लाइन फीड

मायक्रोस्ट्रिप लाइन फीडमध्ये, एक प्रिंटेड ट्रान्समिशन लाइन थेट पॅचला जोडलेली असते. लाइन आणि पॅच एकाच PCB प्रक्रियेमध्ये एकाच सबस्ट्रेटवर तयार केले जाऊ शकतात, ज्यामुळे ही पद्धत सोपी, कमी प्रोफाइलची आणि कमी खर्चाच्या उत्पादनासाठी तसेच अनेक प्रिंटेड अॅरेसाठी योग्य ठरते.

फीड-लाइनची रुंदी बदलून, इनसेट वापरून, क्वार्टर-वेव्ह ट्रान्सफॉर्मर जोडून किंवा लाइन आणि पॅचमधील जंक्शन ऑप्टिमाइझ करून इम्पेडन्स मॅचिंग समायोजित केले जाऊ शकते. मुख्य मर्यादा ही आहे की फीड लाइनमधूनही विकिरण होते. हे अनावश्यक विकिरण क्रॉस-पोलरायझेशन आणि रेडिएशन पॅटर्नवर परिणाम करू शकते, विशेषतः जेव्हा सबस्ट्रेट तुलनेने जाड असतो किंवा फीड नेटवर्क लांब असते.

२. कोॲक्सिअल प्रोब फीड

कोॲक्सिअल प्रोब फीड ग्राउंड प्लेन आणि सबस्ट्रेटमधून जाते. कोॲक्सिअल बाहेरील कंडक्टर ग्राउंड प्लेनला जोडलेला असतो, तर आतील कंडक्टर पॅचला जोडलेला असतो. प्रोबची स्थिती बदलून, रेडिएटिंग पृष्ठभागावर फीड लाइन प्रिंट न करता इच्छित इनपुट रेझिस्टन्स निवडण्याचा एक सोयीस्कर मार्ग मिळतो.

या पद्धतीमुळे फीड-पॉइंटची जागा लवचिकपणे निश्चित करता येते आणि फीड-लाइनमधून होणारे विकिरण सामान्यतः कमी असते, परंतु यासाठी ड्रिलिंग आणि एका विश्वसनीय विद्युत जोडणीची आवश्यकता असते. लांब प्रोबमुळे इंडक्टन्स निर्माण होतो, त्यामुळे विद्युतदृष्ट्या जाड सबस्ट्रेट्सवर किंवा उच्च फ्रिक्वेन्सीवर कार्यक्षमता खालावू शकते. म्हणूनच, अंतिम मॉडेलमध्ये कनेक्टरची भूमिती, सोल्डरचे प्रमाण आणि उत्पादन सहनशीलता यांचा समावेश केला पाहिजे.

३. छिद्र-जोडणी फीड

ॲपर्चर-कपल्ड फीडमध्ये ट्रान्समिशन लाइन ग्राउंड प्लेनच्या खाली आणि पॅच त्याच्या वर असतो. ऊर्जा ग्राउंड प्लेनमधील एका स्लॉटमधून जाते. ग्राउंड प्लेन फीड नेटवर्कला रेडिएटिंग पॅचपासून वेगळे करत असल्यामुळे, ही रचना फीड-टू-रेडिएटर चांगले आयसोलेशन प्रदान करते आणि अवांछित फीड रेडिएशन कमी करू शकते.

स्लॉटचे आकारमान, स्लॉटची स्थिती, फीड-लाइन स्टब, सबस्ट्रेटची जाडी आणि डायलेक्ट्रिक स्थिरांक हे सर्व कपलिंग आणि मॅचिंगवर परिणाम करतात. ॲपर्चर कपलिंग अनेक डायरेक्ट फीड्सपेक्षा अधिक रुंद बँडविड्थला आधार देऊ शकते, परंतु त्यासाठी मल्टीलेयर रचना आणि लाइन, स्लॉट व पॅच यांच्यामध्ये अचूक संरेखन आवश्यक असते.

४. प्रॉक्सिमिटी-कपल्ड फीड

प्रॉक्सिमिटी-कपल्ड फीडमध्ये, ज्याला इलेक्ट्रोमॅग्नेटिकली कपल्ड फीड असेही म्हणतात, मायक्रोस्ट्रिप लाइन पॅचच्या खाली ठेवली जाते आणि एका डायलेक्ट्रिक थराने त्यापासून वेगळी केली जाते. ही लाइन पॅचच्या काही भागावर आच्छादित होते आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डद्वारे ऊर्जेचे हस्तांतरण होते. यामध्ये कोणतेही थेट विद्युत कनेक्शन नसते आणि ग्राउंड प्लेनमध्ये कोणताही स्लॉट नसतो.

ओव्हरलॅपची लांबी, रेषेची स्थिती, सबस्ट्रेटचे गुणधर्म आणि थराची जाडी हे कपलिंग नियंत्रित करतात. ही पद्धत विस्तृत इम्पेडन्स बँडविड्थ आणि कमी स्प्युरियस रेडिएशन देऊ शकते, परंतु दोन-थरांची रचना अधिक जाड असते आणि अलाइनमेंट व बाँडिंग टॉलरन्ससाठी अधिक संवेदनशील असते.

मायक्रोस्ट्रिप अँटेना फीडिंग पद्धतींची तुलना

खाद्य पद्धत	सामान्य बँडविड्थ क्षमता	फॅब्रिकेशन	खाद्य किरणोत्सर्ग / विलगीकरण	सर्वात योग्य
मायक्रोस्ट्रिप लाइन	अरुंद ते मध्यम	साधे, एक-स्तरीय पीसीबी	अधिक फीड-लाइन रेडिएशन	कमी उंचीचे, कमी किमतीचे मुद्रित डिझाइन आणि अॅरे
कोॲक्सिअल प्रोब	अरुंद ते मध्यम	ड्रिलिंग आणि उभ्या जोडणी	कमी फीड-लाइन रेडिएशन	लवचिक एकल-घटक फीड-पॉइंट ट्यूनिंग
छिद्र-जोडलेले	मध्यम ते विस्तृत	स्लॉट अलाइनमेंटसह मल्टीलेयर	चांगले खाद्य विलगीकरण	विलगीकरण आणि अधिक बँडविड्थची आवश्यकता असलेले डिझाइन
सान्निध्य-जोडलेले	विस्तृत	ओव्हरलॅप अलाइनमेंटसह मल्टीलेयर	कमी बनावट किरणोत्सर्ग	ब्रॉडबँड डिझाइन जिथे वाढीव जाडी स्वीकारार्ह असते

हे सापेक्ष डिझाइन ट्रेंड आहेत, निश्चित कामगिरीची हमी नाही. पॅचचा आकार, सबस्ट्रेट लॉस, डायलेक्ट्रिक कॉन्स्टंट, जाडी, फ्रिक्वेन्सी, फीड-नेटवर्कची लांबी आणि मॅन्युफॅक्चरिंग टॉलरन्स परिणाम बदलू शकतात.

योग्य आहार पद्धत कशी निवडावी

• आवश्यक बँडविड्थ:नॅरोबँड सिस्टीमसाठी थेट फीड्स अनेकदा पुरेसे असतात. जेव्हा अधिक विस्तृत इम्पेडन्स बँडविड्थ ही प्राथमिक गरज असते, तेव्हा ॲपर्चर किंवा प्रॉक्सिमिटी कपलिंगला प्राधान्य दिले जाऊ शकते.
• प्रोफाइल आणि लेयरची संख्या:मायक्रोस्ट्रिप लाइन फीडमुळे रचना पातळ राहते आणि तिचे उत्पादन सोपे होते. कपल्ड फीडसाठी अतिरिक्त थर आणि संरेखनाची आवश्यकता असते.
• विकिरण शुद्धता:जर फीड-नेटवर्क रेडिएशन किंवा फ्रंट-टू-बॅक आयसोलेशन अत्यंत महत्त्वाचे असेल, तर ॲपर्चर-कपल्ड स्ट्रक्चर फीडला पॅचपासून वेगळे करू शकते.
• अॅरे एकत्रीकरण:प्रिंटेड मायक्रोस्ट्रिप नेटवर्क्स अॅरेसाठी सोयीस्कर असतात, परंतु नेटवर्कची लांबी वाढल्याने लाइन लॉस आणि पॅरासिटिक रेडिएशन वाढते. कॉर्पोरेट-फीड लेआउट आणि अॅम्प्लिट्यूड/फेज टॉलरन्स यांचे एकत्रितपणे मूल्यांकन केले पाहिजे.
• वारंवारता आणि सहनशीलता:मिलीमीटर-वेव्ह फ्रिक्वेन्सीवर, कनेक्टरमधील बदल, एचिंगमधील सहनशीलता, सबस्ट्रेटची जाडी आणि नोंदणीतील त्रुटी विद्युतदृष्ट्या महत्त्वपूर्ण ठरतात.
• शक्ती आणि औष्णिक मर्यादा:इच्छित पॉवर लेव्हलसाठी कंडक्टर लॉस, डायलेक्ट्रिक हीटिंग, कनेक्टर करंट डेन्सिटी आणि लोकल फिल्ड कॉन्सन्ट्रेशन तपासले पाहिजे.
• खर्च आणि पुनरावृत्तीक्षमता:जर अवघड बॉन्डिंग किंवा घट्ट मल्टीलेयर अलाइनमेंटची आवश्यकता असेल, तर सर्वोत्तम सिम्युलेटेड बँडविड्थ असलेली डिझाइन उत्पादनासाठी सर्वोत्तम पर्याय ठरू शकत नाही.

कोएक्सिअल प्रोब फीड पॉइंट कसा निवडावा

प्रोबची योग्य स्थिती म्हणजे असे स्थान, जे स्वीकारार्ह क्रॉस-पोलरायझेशनसह इच्छित मोडला उत्तेजित करताना लक्ष्यित इनपुट इम्पेडन्स सादर करते. त्याची निवड पॅचच्या मध्यभागी, कमाल विद्युत-क्षेत्र बिंदूवर किंवा कमाल प्रवाह बिंदूवर आपोआप केली जाऊ नये.

त्याच्या फंडामेंटल मोडमध्ये कार्यरत असलेल्या पारंपरिक आयताकृती पॅचसाठी, इनपुट रेझिस्टन्स सामान्यतः रेडिएटिंग कडेजवळ जास्त असतो आणि रेझोनंट डायमेन्शनच्या दिशेने फीड केंद्राकडे सरकल्यावर तो कमी होतो. ५०-ओहमचा बिंदू सहसा कडा आणि केंद्र यांच्या दरम्यान आढळतो. त्याचे नेमके स्थान पॅचचे आकारमान, सबस्ट्रेटचे गुणधर्म, प्रोबचा व्यास, ग्राउंड प्लेन, कनेक्टर आणि जवळपासच्या संरचनांवर अवलंबून असते.

1. आवश्यक अनुनाद वारंवारता आणि ध्रुवीकरणासाठी पॅचच्या परिमाणांपासून सुरुवात करा.
2. इच्छित मोडला उत्तेजित करण्यास मदत करण्यासाठी आणि क्रॉस-पोलराइज्ड फील्ड्स मर्यादित करण्यासाठी, प्रोबला योग्य सममिती रेषेवर ठेवा.
3. पूर्ण-तरंग विद्युतचुंबकीय मॉडेलमध्ये, लक्ष्यित प्रतिबाधा आणि परतीचा तोटा प्राप्त होईपर्यंत उत्सर्जित होणाऱ्या कडेपासून ऑफसेट बदला.
4. जेव्हा कोॲक्सिअल ट्रान्झिशन, प्रोब इंडक्टन्स, सोल्डर पॅड, फायनाइट ग्राउंड प्लेन, एन्क्लोजर आणि रेडोम हे अंतिम असेंब्लीचा भाग असतील, तेव्हा त्यांचा समावेश करा.
5. सबस्ट्रेटची जाडी, डायलेक्ट्रिक स्थिरांक, एचिंग आणि फीड-पोझिशन त्रुटीसाठी टॉलरन्स मॉडेल तयार करा.
6. तयार केलेल्या अँटेनाची कॅलिब्रेटेड वेक्टर नेटवर्क ॲनालायझरने पडताळणी करा आणि मोजमाप व सिम्युलेशन संदर्भ प्रतलांची तुलना केल्यानंतरच त्यात बदल करा.

डिझाइन आणि मापन तपासणी

फीड ऑप्टिमायझेशनची पडताळणी एकापेक्षा जास्त एस-पॅरामीटर मूल्यांच्या आधारे केली पाहिजे. एका संपूर्ण आढाव्यामध्ये सामान्यतः खालील बाबींचा समावेश असतो:

• अनुनाद वारंवारता, S11, रिटर्न लॉस, VSWR आणि इम्पेडन्स बँडविड्थ.
• ऑपरेटिंग बँडमधील वास्तविक आणि काल्पनिक इनपुट इम्पेडन्स.
• एकूण कार्यक्षमता, प्राप्त लाभ आणि वाहक/डायइलेक्ट्रिक हानी.
• मुख्य प्रतलांमधील सह-ध्रुवीकृत आणि तिरकस-ध्रुवीकृत प्रारण आकृतिबंध.
• फीड किंवा कनेक्टरमुळे होणारे फ्रंट-टू-बॅक रेशो, साइडलोब्स आणि पॅटर्न डिस्टॉर्शन.
• वर्तमान वितरण आणि अनपेक्षित पृष्ठतरंग किंवा उच्च-श्रेणीच्या मोडचे पुरावे.
• अपेक्षित तापमान, रॅडोम, हाउसिंग, केबल-रूटिंग आणि इन्स्टॉलेशनच्या परिस्थितीत कामगिरी.

अर्ज

मायक्रोस्ट्रिप अँटेना आणि अॅरे यांचा वापर वायरलेस कम्युनिकेशन टर्मिनल्स, सॅटेलाइट आणि नेव्हिगेशन उपकरणे, रडार सेन्सर्स, टेलिमेट्री, एरोस्पेस प्लॅटफॉर्म, चाचणी प्रणाली आणि कॉम्पॅक्ट एम्बेडेड आरएफ उत्पादनांमध्ये केला जातो. फीड आर्किटेक्चरची निवड प्रत्यक्ष प्रणालीच्या गरजेनुसार केली पाहिजे: एका कॉम्पॅक्ट नॅरोबँड युनिटसाठी एक साधा प्रिंटेड फीड आदर्श असू शकतो, तर अधिक रुंद बँडविड्थ किंवा अधिक मजबूत आयसोलेशनसाठी कपल्ड फीड योग्य ठरू शकतो.

वारंवार विचारले जाणारे प्रश्न

मायक्रोस्ट्रिप अँटेना फीडिंगची कोणती पद्धत सर्वात सोपी आहे?

मायक्रोस्ट्रिप लाइन फीड सामान्यतः सर्वात सोपी असते, कारण लाइन आणि पॅच एकाच सबस्ट्रेटवर प्रिंट केले जाऊ शकतात. याला प्लॅनर फीड नेटवर्कसोबत एकत्रित करणे सोपे असते, मात्र फीड-लाइन रेडिएशन नियंत्रित करणे आवश्यक असते.

कोणत्या फीडिंग पद्धतीमुळे सर्वात जास्त बँडविड्थ मिळते?

मूलभूत डायरेक्ट फीड्सच्या तुलनेत प्रॉक्सिमिटी-कपल्ड आणि ॲपर्चर-कपल्ड फीड्समध्ये सामान्यतः अधिक बँडविड्थची क्षमता असते. तरीही, प्रत्यक्ष बँडविड्थ संपूर्ण अँटेनाच्या रचनेवर आणि सबस्ट्रेट स्टॅकवर अवलंबून असते.

कोणता फीड रेडिएटिंग पॅचपासून सर्वोत्तम विलगीकरण देतो?

ॲपर्चर कपलिंगमुळे मजबूत संरचनात्मक विलगीकरण मिळते, कारण एक ग्राउंड प्लेन फीड लाइनला पॅचपासून वेगळे करते. स्लॉट लीकेज आणि बॅक रेडिएशनचे मूल्यांकन करणे अजूनही बाकी आहे.

फीड पॉईंटमुळे अनुनाद वारंवारतेत बदल होतो का?

याचा मुख्य उद्देश इम्पेडन्स जुळवणे हा आहे, परंतु प्रोब किंवा लाइन विद्युतचुंबकीय क्षेत्रांमध्येही व्यत्यय आणते. मोठे प्रोब, लांब प्रोब, तीव्र कपलिंग किंवा संवेदनशील क्षेत्राजवळ असलेले फीड हे रेझोनन्स तसेच इनपुट इम्पेडन्सला बदलू शकतात.

फीडिंग आणि इम्पेडन्स मॅचिंगमध्ये काय फरक आहे?

फीडिंग म्हणजे पॅचला आरएफ ऊर्जा कशी पुरवली जाते याचे वर्णन. इम्पेडन्स मॅचिंग म्हणजे अँटेनाच्या इनपुटला ट्रान्समिशन लाइनशी (सामान्यतः ५० ओहम) सुसंगत बनवण्याची प्रक्रिया. फीडची स्थिती आणि भूमिती हे महत्त्वाचे मॅचिंग व्हेरिएबल्स आहेत, परंतु अतिरिक्त ट्रान्सफॉर्मर्स, इनसेट्स, स्टब्स किंवा मॅचिंग नेटवर्क्सचा देखील वापर केला जाऊ शकतो.

निष्कर्ष

मायक्रोस्ट्रिप अँटेना फीडची निवड हा एक सिस्टम-स्तरीय निर्णय आहे. मायक्रोस्ट्रिप लाइन आणि कोॲक्सिअल प्रोब फीड्स साधेपणा आणि थेट ट्यूनिंगला प्राधान्य देतात, तर ॲपर्चर आणि प्रॉक्सिमिटी कपलिंग अतिरिक्त थर आणि अधिक कडक फॅब्रिकेशन नियंत्रणाच्या मोबदल्यात अधिक मजबूत आयसोलेशन किंवा विस्तृत बँडविड्थ देतात. अंतिम कामगिरीची नेहमी फुल-वेव्ह सिम्युलेशन, टॉलरन्स विश्लेषण आणि कॅलिब्रेटेड मापनाद्वारे पुष्टी केली पाहिजे.

मायक्रोस्ट्रिप अँटेना उत्पादन शिफारसी

RF MISO एक्सप्लोर करामायक्रोस्ट्रिप अँटेना उत्पादनेखाली, किंवाआमच्या अभियांत्रिकी टीमशी संपर्क साधाफ्रिक्वेन्सी रेंज, गेन, पोलरायझेशन, इंटरफेस आणि इंटिग्रेशनच्या आवश्यकतांवर चर्चा करणे.