آنتن های دی الکتریک Resonator (DRAs) یک کلاس در حال تکامل مداوم از عناصر رای سازی است که از مواد الکتریکی با ولتاژ بالا برای دستیابی به رزونانس مغناطیسی کارآمد و تابش، بر خلاف آنتن های فلزی معمولی که به سطوح رسانای متکی هستند، DRAs استفاده از یک نوار الکتریکی به عنوان ساختار رای اولیه، ارائه یک ترکیب منحصر به فرد از قابلیت های سیم کشی، انعطاف پذیری بالا، و تقاضا از سیستم های ارتباطی باند میلی متری، سرعت در سراسر سیستم های ارتباطی.

پایه های مختلف آنتن های Diالکتریک Resonator

آنتن دی الکتریک شامل یک قطعه مواد دی الکتریک است - به طور معمول سرامیک با مجوز نسبی بالا (ε - که توسط یک منبع الکترومغناطیسی هیجان زده می شود، مواد دی الکتریک به عنوان یک حفره که انرژی الکترومغناطیسی ذخیره می کند، و هنگامی که ابعاد به صورت هندسی به داخل طول موج، به طور عمده توسط ساختار تابش داخلی تنظیم می شود، به عنوان یک الگوی تابش مجدد، به عنوان یک ساختار تابش داخلی، به عنوان یک ساختار تابش مجدد، عمل می کند.

حالت های عملیات

در این میان، در این حالت، در یک حالت، به صورت های مختلف در یک حفره موجی (Palguide) شبیه به حالت های الکتریکی (TE)، مغناطیسی ترانس (TM)، یا حالت های هیبریدی مشابه هستند، یک روش سیلینرییکال DRA می تواند از TELT پشتیبانی کند:001δ [F:1] [F:1]، TM [F:2δ [1] [F] [1] [F] [F] [2 ] [2 ] [2 ] [2 ] [فرم] و [فرم] [فرم] [2 ] [2 ] [فرم]، و [2 ] [2 ] [فرم] استفاده از مدل های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد

اصل کار و رفتار Resonance

در این هنگام، در این صورت، به اندازه ی [[رده ی]]، [[رده:]]، [[رده:]]، [[رده:]]، [[رده:رده:]]، [[رده:رده:]]، [[رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:رده:

عوامل موثر بر فرکانس Resonant

پارامترهای کلیدی که بر فرکانس رزونant تأثیر می گذارند عبارتند از ثابت دی الکتریک، ابعاد فیزیکی (دیمتر، ارتفاع، عرض، عرض)، و محیط اطراف، حضور یک هواپیمای زمینی، پوشش های دی الکتریک یا اجزای مجاور می توانند فرکانس های هدفمند را تغییر دهند و بازی های ناهمگون را تغییر دهند. مهندسان اغلب از ابزارهای شبیه سازی موج کامل استفاده می کنند - مانند [FLT0] بهینه سازی منابع DRA-F.

مواد رایج دی الکتریک برای DRAs

انتخاب مواد یک تصمیم طراحی انتقادی است. بیشترین مواد مورد استفاده عبارتند از:

  • Ceramics (به عنوان مثال، Barium تتراتتاnate، Zirconium Tin Titanate): High ⁇ sub>r (20-100)، کم ضرر tangent (tan δ)، ثبات دمای عالی برای طرح های مینیاتوری ایده آل است.
  • [[۱] [۱۰] [۱] [۱۰] و [۱] [[۱۰]] [[۱۰]] [[۳]] [۱۰] [۱۰]] [۱۰]، زیان بسیار کم، استفاده در برنامه های با فرکانس بالا که در آن اندازه کاهش نمی یابد هدف اصلی نیست.
  • کامپوزیت های پوممر: بسترهای انعطاف پذیر با ذرات سرامیکی جاسازی شده، ارائه یک معامله بین انعطاف پذیری مکانیکی و عملکرد الکتریکی.در حال ظهور در دستگاه های پوشیدنی و IoT.

هر ماده، تجارت خود را بین اندازه، پهنای باند، ثبات حرارتی و هزینه تولید به ارمغان می آورد، به عنوان مثال، بالا سرامیک اجازه می دهد تا DR به عنوان کوچک به عنوان چند میلی متر در فرکانس های مایکروویو، آنها را برای [F:2] 5G و ماژول های ماهواره ای مناسب است .

بررسی طراحی و هندسه

هندسه DRA به طور مستقیم فرکانس رزونانس، پهنای باند ضعیف و الگوی تابش را تعریف می کند، در حالی که مقاله اصلی شکل های پایه را ذکر کرد، یک اکتشاف عمیق تر نشان می دهد هر دو هندسه کلاسیک و جدید است.

روش های تغذیه

انتقال کارآمد از Resonator دی الکتریک از طریق چندین تکنیک جفت گیری به دست می آید:

  • خوراک پروپو: یک پروب محوری به دی الکتریک گسترش می یابد، اتصال مغناطیسی یا الکتریکی ساده برای پیاده سازی اما می تواند باعث عدم تقارن.
  • اتصال چرخان: شکاف در یک هواپیما زمین زوج انرژی از خط میکروسفر به Resonator ارائه پهنای باند گسترده تر و انزوا از شبکه های خوراک.
  • خط Microstrip: به طور مستقیم بر روی یک بستر در مجاورت مشخصات پایین DRA چاپ شده و به راحتی یکپارچه شده است.
  • کول پلانار Waveguide (CPW): ارائه می دهد بی برنامه ریزی با زمین در همان هواپیما، مفید برای مدارهای چند لایه.

مقایسه های Shape

هر شکل مزایای متمایزی را ارائه می دهد:

  • {FLT:1 [[۱۰] الگوی گسترده تر [و]، چندین حالت، به طور گسترده مورد مطالعه قرار می گیرد.
  • مستطیلی: انعطاف پذیری طراحی بزرگ برای قطبی شدن و عمل دو باند.
  • [[۱] [۱۰] [[۱۰]] [۱۰] [۱۰] [۱]] [۱۰] [۱]] [۱] [۱]] [۳]] [۳] [۳] [۱] [۳]] [۳] [۳] [۳] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳
  • [[۱] [۱۰]: [۱۰] [۱] [۱۰] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۳] [۳] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۳] [۱] [۳] [۳] نسخه های کوچک با کاهش وزن کم کردن [۳] با کاهش وزن،]،]،]،]،]، اغلب در آرایه ها
  • , یا Multi-Layer: ترکیب دو الکتریکی مختلف برای دستیابی به رفتار فوق العاده گسترده و یا چند طبقه بندی.

طرح های پیشرفته شامل شکاف های هوا، عناصر انگلی یا درجه بندی دی الکتریک برای عملکرد بیشتر خیاط است. وودیدیا ورود به DRAs ارائه می دهد یک نمای کلی از این تغییرات.

مزایای عملکرد و محدودیت

DRAs ارائه یک مجموعه قانع کننده از مزایا در مقایسه با آنتن های فلزی:

  • بهره وری تابش بالا: عدم وجود تلفات موج سطح و تلفات هادی منجر به ناکارآمدی می شود - 90٪ حتی در فرکانس های موج میلی متری.
  • [در صورت طراحی مناسب] ، پهنای باند (FLT:1) با طراحی مناسب ، پهنای باند بیش از 50٪ می تواند به دست آورد ، به ویژه هنگامی که ترکیب حالت یا استفاده از کم ε r ] مواد.
  • قطبی سازی ناممکن [FLT 1] با تنظیم غذا یا شکل، قطبی شدن دایره ای یا خطی به راحتی بدون سنگ های پیچیده به دست می آید.
  • پروفایل و سهولت ادغام: DRAs می تواند بر روی PCB یا جاسازی شده در مسکن، کاهش حجم سیستم.

با این حال، محدودیت های موجود است. تحمل تولید برای ε بالا سرامیک می تواند سفت باشد، و ضریب دما ثابت دی الکتریک ممکن است باعث حرکت فرکانس شود، در حالی که DRAs جمع آوری، آنها به طور کلی بزرگتر از پچ در فرکانس های پایین به دلیل ثابت بالاتر دی الکتریک مورد نیاز برای مینیاتوری تخصصی هزینه ها نیز می تواند یک عامل سرامیک بالا باشد.

مقایسه با انواع سنتی آنتن

درک اینکه DRAs متناسب با گزینه های مشترک است به طراحان کمک می کند تا راه حل مناسب را انتخاب کنند.

  • میکروسفر پچ: پچ ها نازک تر و ارزان تر برای ساخت، اما از زیان های موج سطح و پهنای باند باریک تر رنج می برند. DRAs به طور معمول تکه های فرم در بهره وری و پهنای باند، به ویژه بالاتر از 10 گیگاهرتز.
  • ]Waveguide Horn هورن ها دارای پهنای باند بالا و پهنای باند هستند اما بزرگ و سنگین هستند. DRAs ارائه یک جایگزین برنامه ریزی شده یا شبه برنامه ریزی با عملکرد تابش قابل مقایسه.
  • Monopole یا Dipole: آنتن سیم ساده است، اما دارای الگوهای جهتی و سود محدود است.

در بسیاری از سیستم های مدرن، DRAs مکمل این انواع تثبیت شده است، به ویژه هنگامی که اندازه، وزن و عملکرد باید همزیستی داشته باشد - مانند آنتن های آرایه فاز شده برای ایستگاه های پایه 5G.

برنامه های کاربردی در سیستم های بی سیم مدرن

خواص منحصر به فرد DRAs در طیف گسترده ای از برنامه های فراتر از بی سیم سنتی استفاده شده است.

  • ]5G و ارتباطات Millimeter-Wave: در 28 گیگاهرتز، 39 گیگاهرتز و بالاتر، DRAs ارائه بهره وری و پهنای باند مورد نیاز برای آرایه های عظیم MIMO سازگاری آنها با فرآیندهای استاندارد PCB ساخت کم هزینه از عناصر آرایه بالا به دست آورد.
  • سیستم های اعلانی و رادار؛ DRAs به طور قابل اعتماد در فضا با ثبات حرارتی بالا عمل می کند.آنها در رادار فازیزه برای جلوگیری از برخورد خودرو و در ترمینال های ماهواره ای برای پیوندهای Ku /Ka-band استفاده می شوند.
  • اینترنت اشیا (IoT): ارزان قیمت، فشرده DRAs می تواند به گره های سنسور و دستگاه های هوشمند یکپارچه، به ویژه که در آن عملیات چند باند (به عنوان مثال 2.4 گیگاهرتز + 5 گیگاهرتز) مورد نیاز است.
  • ایمپلنت های پزشکی: رزسوناتورهای دی الکتریک به عنوان آنتن برای تلهومتر از ایمپلنت مورد بررسی قرار گرفته اند، و از کاهش وزن در بافت در مقایسه با آنتن های فلزی استفاده می کنند.
  • انتقال بدون قدرت (WPT): Q بالا از DRAs می تواند برای اتصال سریع در سیستم های WPT متوسط استفاده شود.

روندهای آینده و جهت های تحقیقاتی

توسعه DRAs همچنان به فشار دادن مرزها ادامه می دهد. روندهای کلیدی در حال ظهور عبارتند از:

  • Reconfigurable DRAs: با ادغام دیودهای varactor یا مواد تنبل دی الکتریک (به عنوان مثال، کریستال های مایع، فریروالکتریک)، فرکانس و قطبی شدن مجدد می تواند به صورت الکترونیکی تنظیم شود.
  • [[[ویرایش]] بارگذاری مجدد با ساختارهای موجی (به عنوان مثال، رزوناتورهای تقسیم بندی مکمل) می توانند اندازه را بیشتر کاهش دهند یا خواص تابش غیر معمول را معرفی کنند.
  • تولید افزودنی های افزودنی پیچیده را قادر می سازد - مانند پروفایل های مجوز درمانی inhomogenous - که با ماشینکاری سنتی غیر ممکن است، باز کردن درب به الگوهای تابش سفارشی.
  • آنتenna-in-Package (AiP) برای 5G: DRAs به عنوان عناصر جاسازی شده در بسته IC، کاهش زیان های اتصال و فعال کردن ادغام بالاتر مورد بررسی قرار می گیرد.
  • طراحی استاندارد AI-Assisted: الگوریتم های یادگیری ماشین برای بهینه سازی سریع DRA هندسه و تغذیه برای اهداف چند منظوره خاص (دست انداز، اندازه) استفاده می شود.

این نوآوری ها وعده می دهند که تطبیق پذیری قابل ملاحظه ای از DRAs را گسترش دهند و آنها را به یک اصل از سیستم های بی سیم نسل بعدی تبدیل می کنند.

نتیجه گیری

آنتن های رزسوناتور دی الکتریک از کنجکاوی آزمایشگاهی به یک ابزار عملی و قدرتمند برای مهندسان آنتن تکامل یافته اند.توانایی آنها برای ترکیب کارایی بالا، اندازه جمع آوری و الگوهای تابش همه کاره آنها را در برنامه های کاربردی از دستگاه های IoT دستی به آرایه های ماهواره ای با کارایی بالا، به عنوان علم مواد و تکنیک های تولید، DRAs ادامه خواهد داد تا نقش های جدید، به ویژه در زمینه موج و فن آوری بازسازی - از اصول انتخاب مواد و تنظیم شده در اینجا - ارائه شده است.