چکیده
به دلیلی مزایایی که آنتن های با پچ کوچکتر در یک فرکانس معین در مقایسه با آنتن های مایکرواستریپ مربعی و دایروی دارند، در سالیان اخیر طراحی آنتن های مایکرواستریپ مثلثی مورد توجه محققان قرار گرفته است طراحی های معمول در آنتن های مایکرواستریپ یکسو تغذیه با پلاریزاسیون دایروی شامل استفاده از پچ مثلثی تقریبا متساوی الاضلاع، پچ مثلث متساوی الاضلاع با یک شکاف، یک شیار افقی در داخل پچ و یا با استفاده از استاب بر روی یکی از اضلاع پچ می باشد. در طراحی آنتن با پلاریزاسیون دایروی در حالت استفاده از مثلث تقریبا متساوی الاضلاعع تحریک و ایجاد دو مود متعامد در مود تشدید بسیار حساس به ابعاد آنتن و موقعیت نقطه تغذیه همانند پچ های تقریبا مربعی و تقریبا دایروی می باشد و در نتیجه تولید و ساخت آن به دلیل نیاز به دقت بالا بسیار مشکل است در طراحی با استفاده از پچ مثلثی در سه حالت دیگر، تلرانس ساخت بهتر از حالت اول بوده ولی با این حال استفاده از استاب به دلیل آسان بودن تنظیم طول آن برای جبران خطاهای احتمالی ناشی از فرایند تولید و تلرانس های زمینه دی الکتریک بر حالت های قبلی مزیت دارد. عیب این روش بلند بود طول استاب که وسط یکی از اضلاع واقع است (حدود 1/3 طول ضلع مثلث) می باشد. در این پایان نامه به جای استاب باند باریک از یک استاب باند عریض مثلثی استفاده شده است و تلاش گردیده تأثیر آن در پهنای باند و دیگر مشخصه های آنتن مایکرواستریپ با استاب باند باریک مقایسه گردد.
مقدمه
از زمانی که خطوط مایکرواستریپ در مایکرویو به کار رفت، دیده می شد که مقداری از توانی که به خط وارد می شود به صورت تشعشع تلف می شود. به همین دلیل ساختار آنتن مایکرواستریپ ابداع گردید.
نخستین تحقیقات در زمینه آنتن مایکرواستریپ (مدار چاپی) در آمریکا توسط Deschamps در سال 1953 و در فرانسه Baissiont و Gutton در سال 1955 منتشر گردید. اما عملا زمان زیادی حدود 20 سال طول کشید تا در سال 1970 توسط Mowell و Munson اولین آنتن ساخته شد که به مرور زمان با تحقیقات زیادی که در مورد آرایه های این نوع آنتن انجام گرفت انواع مختلفی از آنها به دست آمده است. بعضی از انواع این آنتن ها نظیر دی پل چاپی، شکافی چاپی، دی پل خم شده چاپی قبل از طرح ایده آنتن های مدار چاپی ساخته شده بودند. سپس با عنوان شدن این موضوع آنتن های بالا نیز با کمی تغییر در این ساختار به کار گرفته شدند. آنتن های مایکرواستریپ با توجه به مزایای زیادی مانند قیمت پایین سازگاری با مدارات چاپی وزن و حجم کم، ساخت آسان، باعث شده که به مرور زمان کاربردهای فراوانی در میان آنتن های مایکروویو داشته باشد.
آنتن های مایکرواستریپ نسبت به آنتن های دیگر مزایای زیادی دارند. مزایای اصلی آن عبارتند از:
1- به دلیل نازک بودن قطر این آنتن می تواند به راحتی بر روی بدنه هواپیما و ماهواره یا موشک نصب شود.
2- سطح مقطع پراکندگی آن کم است.
3- با تغییر محل تغذیه می توان پلاریزاسیون های مختلف خطی، دایره ای راست گرد و چپ گرد را به وجود آورد.
4- حجم کم و وزن کم این نوع آنتن.
5- هزینه ناچیز ساخت این آنتن ها به طور انبوه.
6- این نوع آنتن با چند فرکانس کار (Dual frequency) قابل ساخت است.
7- به دلیل سازگاری با مدارات مخابراتی و قابلیت ساخت این نوع آنتن روی بردها، مجموعه مدارها و آنتن را در یکجا می توان جمع نمود.
8- خط تغذیه و شبکه تطبیق همزمان با ساختن آنتن قابل ساخت می باشد.
این مزایا باعث گردیده که کاربرد این نوع آنتن در رنج فرکانس 50GHz – 100MHz گسترش یابد.
اما این آنتن ها دارای محدودیت های اساسی نیز می باشند که از مهمترین آن می توان به پهنای باند باریک آن اشاره کرد. این پهنای باند به فاصله بین المان تشعشع کننده و صفحه زمین وابسته است. هرچند فاصله کمتر باشد پهنای باند نیز کمتر خواهد بود.
توان تشعشعی آنتن مایکرواستریپ ارتباطی به ضخامت لایه عایق ندارد و مستقل از آن می باشد. یکی دیگر از محدودیت های مهم این نوع آنتن ها تلفات خطوط تغذیه است. شبکه تغذیه این نوع آنتن ها معمولا همراه با المان تشعشع کننده بر روی لایه عایق چاپ می شوند. که باعث افزایش تلفات توان می گردد.
انتقال و تلف شدن توان به علت وجود امواج سطحی در لایه عایق از یک خط به خط دیگر یکی از محدودیت ها و عیوب آنتن مایکرواستریپ می باشد.
به طور کلی می توان معایب آنتن مایکرواستریپ را به صورت زیر خلاصه کرد:
1- محدودیت و داشتن حداکثر گین قابل دسترس از آنتن در حدود 20dB
2- پهنای باند باریک
3- بین خط تغذیه و تشعشع کننده، ایزولاسیون کمی وجود دارد.
4- توان خروجی پایین.
5- تلفات بالا که در نتیجه باعث کاهش گین می شود.
6- تحریک شدن امواج سطحی.
