Politechnika Opolska L A B O R A T O R I U M

Przedmiot:

Anteny i propagacja fal

Kierunek studiów:	Elektronika i Telekomunikacja		Rok studiów:		III
Specjalność:	-
Semestr:	V	Rok akademicki:		2008/2009

Nr ćwiczenia:

4

Temat ćwiczenia:

Projekt anteny mikropaskowej

Ćwiczenie wykonali:
Nazwisko:		Imię:	Nazwisko:		Imię:
1.	Rusek	Łukasz	3.
2.	Duraj	Łukasz	4.

Uwagi:	Data:	Ocena za sprawozdanie:

Termin zajęć:
Data:	06.01.09	Dzień tygodnia:	wtorek	Godzina:	9:15

Termin oddania sprawozdania:

Sprawozdanie oddano:

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zaprojektowania anteny mikropaskowej zasilanej linią mikropaskową, a następnie przeprowadzenie jej symulacji w programie Ansoft Designer dla zakresu częstotliwości od 5 GHz do 25 GHz.

2. Wstęp

Antena mikropaskowa to antena wykonana poprzez naniesienie odpowiednio ukształtowanych pasków przewodnika na powierzchnię izolującą, w jednej lub kilku warstwach.

Zalety:

- mała waga i objętość,

- możliwość umieszczenia anten nie tylko na płaskiej powierzchni,

- niskie koszty produkcji,

- możliwość uzyskania polaryzacji liniowej elementów kołowej,

- możliwość tworzenia dużych układów antenowych elementów stałej bądź elektrycznie sterowanej wiązce,

- łatwa integracja elementów z układami elektronicznymi współpracującymi z anteną oraz z zasilającymi liniami transmisyjnymi.

Wady:

- mała szerokość pasma pracy,

- niewielka sprawność oraz zysk energetyczny,

- niepożądane promieniowanie z obwodów zasilających,

- niezbyt dobra czystość polaryzacji,

- ograniczenia mocy dla anten nadawczych,

- problemy związane elementów tolerancjami wymiarów geometrycznych anteny oraz konieczność używania podłoża elementów dobrej jakości, głównie w funkcji temperatury.

W antenie mirkopaskowej zasilanej linią mikropaskową możliwość umieszczenia promiennika i linii zasilającej po tej samej stronie podłoża jest zaletą z punktu widzenia produkcji i możliwości zespolenia z układami aktywnymi. Jednak układy elektroniczne mogą być zakłócane poprzez promieniowanie pochodzące z anteny. Istnieje ponadto wzajemne sprzężenie pomiędzy promiennikiem a linią zasilającą. Niemożliwe jest również pogodzenie optymalnych parametrów podłoża dla promiennika i linii mikropaskowej. Ze względu na sprawność anteny pożądane jest, aby przenikalność elektryczna podłoża była jak najmniejsza. Z kolei aby ograniczyć pole rozproszenia linii mikropaskowej i zmniejszyć jej wymiary geometryczne, należy używać materiału o jak największej przenikalności elektrycznej.

Cechy charakterystyczne anteny:

- łatwość wykonania struktury,

- możliwość kontrolowania dopasowania przez zmianę miejsca podłączenia linii,

- niski poziom niepożądanego promieniowania,

- wąskie pasmo,

- promiennik elementów linia zasilająca są umieszczone na tym samym podłożu, co może powodować wzajemne sprzężenia i niekontrolowaną zmianę parametrów,

- łatwiejsza integracja z układami elektronicznymi.

3. Budowa anteny

4. Charakterystyki

Promieniowanie pola E

Wzmocnienie

Współczynnik fali stojącej VSWR

Współczynnika rozproszenia S

Impedancja Z

5. Wnioski

Z charakterystyki promieniowania pola E możemy zauważyć, że zaprojektowana antena mikropaskowa jest anteną kierunkową. Można również zauważyć, że pole promieniowania ma jednolity kształt, nie posiada „listków” jak w przypadku anten typu „yagi”

Z wykresów dla współczynnika fali stojącej VSWR możemy zauważyć, że najlepsze parametry antena posiada dla dwóch częstotliwości 14,32 GHz oraz dla 20,43 GHz. Skłaniamy się jednak ku wyborze częstotliwości 20,43 GHz dla zastosowania anteny gdyż współczynnik fali stojącej VSWR jest zadowalająco niski i wynosi około 3dB. (VSWR = 0 - stan dopasowania).

Z wykresów dla współczynnika rozproszenia możemy zauważyć, że zaprojektowana antena mikropaskowa ma odpowiednie właściwości dla dwóch częstotliwości. Mianowicie dla częstotliwości 14,32 GHz, wartość współczynnika rozproszenia wynosi około -10, natomiast drugą charakterystyczną częstotliwością jest 20,43 GHz dla której współczynnik rozproszenia wynosi około -13. (gdy współczynnik rozproszenia dąży do minimum, wtedy mamy lepsze warunki).

Jedną z ważnych zalet anteny jaką zauważyliśmy jest możliwość regulacji impedancji wejściowej przez zmianę punktu podłączenia żyły zasilenia. Co pod względem projektowym jest ogromnym ułatwieniem.

Odnosząc się do parametrów anteny mikropaskowej wpływ na nie może mieć sposób w jaki buduje się anteny mikropaskowe, a mianowicie połączenie promiennika i linii zasilającej na jednym podłożu, co może powodować niepożądane sprzężenia.

Reasumując, po przeanalizowaniu wyników jakie otrzymaliśmy z symulacji zaprojektowanej anteny mikropaskowej możemy stwierdzić, że antena ta jest antena kierunkową, posiadającą odpowiednie parametry dla częstotliwości 20,43 GHz.

---