Microstrip patch antennes worden door hun lage profiel en gemak van fabricage op grote schaal gebruikt in draadloze communicatiesystemen. Begrijpen hoe ze hun bandbreedte en efficiëntie kunnen berekenen is essentieel voor het optimaliseren van prestaties in verschillende toepassingen.

Berekenen Bandbreedte

De bandbreedte van een microstrip patch antenne verwijst naar het bereik van frequenties waarover de antenne effectief werkt. Het wordt voornamelijk bepaald door de kwaliteitsfactor (Q) van de antenne en de diëlektrische eigenschappen van het substraat.

Een gemeenschappelijke methode om bandbreedte te schatten is het gebruik van de fractionele bandbreedte formule:

Bandbreedte (%) = (fH - fL) /f0 × 100

Waar fH en fL de bovenste en lagere afkapfrequenties zijn, en f0 de centrale frequentie is. Factoren zoals substraatdikte en diëlektrische constante invloed op deze waarden.

Berekening van efficiëntie

Efficiëntie meet hoe goed de antenne inputvermogen omzet in uitgestraalde elektromagnetische golven. Het zorgt voor verliezen als gevolg van diëlektrische, geleider en oppervlaktegolf effecten.

De totale efficiëntie (η) kan worden uitgedrukt als:

η = Radiated Power / Input Power

De efficiëntie wordt praktisch berekend door het uitgestraalde vermogen en het ingangsvermogen te meten, of geschat met behulp van simulatietools die materiaalverliezen en oppervlaktegolfeffecten in aanmerking nemen.

Factoren die de bandbreedte en efficiëntie beïnvloeden

  • Substrate diëlektrische constante: Hogere diëlektrische constanten verminderen over het algemeen bandbreedte maar kunnen de groottevermindering verbeteren.
  • Dikte van de ondergrond: Dikte substraten hebben de neiging om bandbreedte te verhogen maar kunnen oppervlaktegolfverliezen veroorzaken.
  • Conductorkwaliteit: Hogere geleidbaarheidsmaterialen verminderen weerstandsverliezen, verbeteren efficiëntie.
  • Ontwerp geometrie: Vorm en grootte beïnvloeden resonantiefrequentie en bandbreedte.