Microstrip patch antenner används i stor utsträckning i trådlösa kommunikationssystem på grund av deras låga profil och enkel tillverkning. Förstå hur man beräknar deras bandbredd och effektivitet är avgörande för att optimera prestanda i olika applikationer.
Beräkning av bandbredd
Bandbredd av en mikrostrip patch antenn hänvisar till det intervall av frekvenser över vilka antennen fungerar effektivt. Det bestäms främst av antennens kvalitetsfaktor (Q) och de dielektriska egenskaper substratet.
En vanlig metod för att uppskatta bandbredd använder fraktionell bandbreddsformel:
]Bandbredd (%) = (f] H[ - f]]]]]]]]]]]) / f[[ × 100]]]
Där f ]] H[]] och f[]]] är de övre och nedre avklippningsfrekvenserna, och f[]]]] är centrumfrekvensen. Faktorer som substrat tjocklek och dielektrisk konstant påverkar dessa värden.
Beräkning av effektivitet
Effektivitet mäter hur väl antennen omvandlar ingångseffekt till radierade elektromagnetiska vågor. Det står för förluster på grund av dielektriska, ledare och ytvågseffekter.
Den totala effektiviteten (π) kan uttryckas som:
] = Strålad kraft/inmatningskraft
Praktiskt sett beräknas effektiviteten genom att mäta den strålade kraften och ingångseffekten, eller uppskattas med hjälp av simuleringsverktyg som anser materiella förluster och effekten av ytvågor.
Faktorer som påverkar bandbredd och effektivitet
- ]Substrate dielectric konstant:] Högre dielektriska konstanter minskar i allmänhet bandbredd men kan förbättra storleksminskningen.
- ]Substrat tjocklek:] Tjockare substrat tenderar att öka bandbredd men kan införa förluster av ytvågor.
- ]Konduktörens kvalitet: Högre konduktivitetsmaterial minskar resistenta förluster, förbättrar effektiviteten.
- Design geometri:] Form och storlek påverkar resonansfrekvens och bandbredd.