မိုက်ခရိုစထရစ် အင်တင်နာ အစာကျွေးခြင်းနည်းလမ်းများ- အမျိုးအစားများနှင့် ရွေးချယ်မှု

Microstrip အင်တင်နာ ထောက်ပံ့ပို့ဆောင်ရေးဆိုတာ ဘာလဲ။

စနစ် impedance ကို antenna input impedance သို့ပြောင်းလဲနေစဉ်တွင် feed သည် RF source သို့မဟုတ် receiver ကို radiating patch နှင့်ချိတ်ဆက်ပေးသည်။ လက်တွေ့ကျသောဒီဇိုင်းတွင် feed သည် သီးခြားအသေးစိတ်အချက်အလက်များထက် antenna ၏အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ ၎င်း၏ geometry သည် current distribution၊ resonant frequency၊ return loss၊ usable bandwidth နှင့် unwanted radiation တို့ကိုပြောင်းလဲစေသည်။

Microstrip အင်တင်နာထည့်သွင်းမှုများကို direct-contact methods နှင့် electromagnetically coupled methods ဟူ၍ ယေဘုယျအားဖြင့် ခွဲခြားနိုင်သည်။ Microstrip line နှင့် coaxial probe feed များသည် patch နှင့် တိုက်ရိုက်လျှပ်စစ်ထိတွေ့စေသည်။ Aperture-coupled နှင့် proximity-coupled feed များသည် electromagnetic coupling မှတစ်ဆင့် စွမ်းအင်ကိုလွှဲပြောင်းပေးပြီး ပုံမှန်အားဖြင့် substrate layer တစ်ခုထက်ပို၍အသုံးပြုသည်။

အဓိက မိုက်ခရိုစထရစ် အင်တင်နာ ကျွေးမွေးနည်း လေးမျိုး

၁။ မိုက်ခရိုစထရစ် လိုင်းကျွေးခြင်း

microstrip line feed တွင်၊ ပုံနှိပ်ထားသော transmission line ကို patch နှင့် တိုက်ရိုက်ချိတ်ဆက်ထားသည်။ line နှင့် patch ကို PCB လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုတည်းတွင် substrate တစ်ခုတည်းပေါ်တွင် ထုတ်လုပ်နိုင်သောကြောင့် ဤနည်းလမ်းကို ရိုးရှင်းစေပြီး၊ low profile နှင့် ကုန်ကျစရိတ်နည်းသော ထုတ်လုပ်မှုနှင့် print ထုတ်ထားသော array များစွာအတွက် သင့်လျော်စေသည်။

Impedance matching ကို feed-line width ကိုပြောင်းလဲခြင်း၊ inset ကို အသုံးပြုခြင်း၊ quarter-wave transformer တစ်ခုထည့်ခြင်း သို့မဟုတ် line နှင့် patch အကြား junction ကို optimize လုပ်ခြင်းဖြင့် ချိန်ညှိနိုင်ပါသည်။ အဓိကကန့်သတ်ချက်မှာ feed line သည်လည်း radiate လုပ်ခြင်းဖြစ်သည်။ ဤမှားယွင်းသော radiation သည် cross-polarization နှင့် radiation pattern ကို ထိခိုက်စေနိုင်ပြီး အထူးသဖြင့် substrate သည် အတော်လေးထူနေသည့်အခါ သို့မဟုတ် feed network ရှည်လျားသည့်အခါတွင်ဖြစ်သည်။

၂။ Coaxial Probe Feed

coaxial probe feed သည် မြေပြင်မျက်နှာပြင်နှင့် substrate မှတစ်ဆင့် ဖြတ်သန်းသွားသည်။ coaxial အပြင်ဘက် conductor ကို မြေပြင်မျက်နှာပြင်နှင့် ချိတ်ဆက်ထားပြီး အတွင်းပိုင်း conductor ကို patch နှင့် ချိတ်ဆက်ထားသည်။ probe အနေအထားကို ရွှေ့ခြင်းဖြင့် ဖြာထွက်နေသော မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် feed line ကို print ထုတ်စရာမလိုဘဲ လိုချင်သော input resistance ကို ရွေးချယ်ရန် အဆင်ပြေသောနည်းလမ်းကို ပေးစွမ်းသည်။

ဤနည်းလမ်းသည် ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ရှိသော feed-point နေရာချထားမှုနှင့် ယေဘုယျအားဖြင့် feed-line radiation နည်းပါးမှုကို ပေးစွမ်းသော်လည်း၊ ၎င်းသည် တူးဖော်ခြင်းနှင့် ယုံကြည်စိတ်ချရသော လျှပ်စစ်ချိတ်ဆက်မှု လိုအပ်ပါသည်။ ရှည်လျားသော probe သည် inductance ကို ဖြစ်ပေါ်စေသောကြောင့် လျှပ်စစ်ထူသော substrates များ သို့မဟုတ် မြင့်မားသောကြိမ်နှုန်းများတွင် စွမ်းဆောင်ရည် ယိုယွင်းသွားနိုင်သည်။ ထို့ကြောင့် connector geometry၊ solder volume နှင့် ထုတ်လုပ်မှုခံနိုင်ရည်ကို နောက်ဆုံးမော်ဒယ်တွင် ထည့်သွင်းသင့်သည်။

၃။ အပါချာ-ချိတ်ဆက်ထားသော ဖိဒ်

aperture-coupled feed သည် transmission line ကို ground plane အောက်တွင်ထားပြီး patch ကို ၎င်းအထက်တွင်ထားရှိသည်။ စွမ်းအင်သည် ground plane ရှိ slot တစ်ခုမှတစ်ဆင့် ဖြတ်သန်းသွားသည်။ ground plane သည် feed network ကို radiating patch နှင့် ပိုင်းခြားထားသောကြောင့်၊ ဤအစီအစဉ်သည် feed-to-radiator isolation ကို ကောင်းမွန်သော ပံ့ပိုးပေးပြီး မလိုလားအပ်သော feed radiation ကို လျှော့ချနိုင်သည်။

slot အတိုင်းအတာ၊ slot အနေအထား၊ feed-line stub၊ substrate အထူနှင့် dielectric constant များအားလုံးသည် coupling နှင့် matching ကို သက်ရောက်မှုရှိသည်။ Aperture coupling သည် direct feed အများစုထက် ပိုမိုကျယ်ပြန့်သော bandwidth ကို ပံ့ပိုးပေးနိုင်သော်လည်း၊ ၎င်းသည် multilayer structure နှင့် line၊ slot နှင့် patch အကြား တိကျသော alignment လိုအပ်သည်။

၄။ နီးကပ်စွာ ချိတ်ဆက်ထားသော အစာကျွေးခြင်း

proximity-coupled feed တွင်၊ electromagnetically coupled feed ဟုလည်းခေါ်သော microstrip လိုင်းကို patch အောက်တွင်ထားပြီး dielectric layer ဖြင့် ခွဲထားသည်။ လိုင်းသည် patch ၏ အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုကို ထပ်နေပြီး စွမ်းအင်ကို electromagnetic field မှတစ်ဆင့် လွှဲပြောင်းပေးသည်။ တိုက်ရိုက်လျှပ်စစ်ချိတ်ဆက်မှု မရှိသလို မြေပြင်မျက်နှာပြင်တွင် slot လည်း မရှိပါ။

ထပ်နေသောအလျား၊ မျဉ်းအနေအထား၊ အလွှာဂုဏ်သတ္တိများနှင့် အလွှာအထူတို့သည် ချိတ်ဆက်မှုကို ထိန်းချုပ်ပေးသည်။ ဤနည်းလမ်းသည် ကျယ်ပြန့်သော impedance bandwidth နှင့် မှားယွင်းသောရောင်ခြည်နည်းပါးမှုကို ပေးစွမ်းနိုင်သော်လည်း အလွှာနှစ်ခုဖွဲ့စည်းပုံသည် ပိုထူပြီး alignment နှင့် bonding tolerances များအပေါ် ပိုမိုထိခိုက်လွယ်သည်။

Microstrip အင်တင်နာ အစာကျွေးခြင်းနည်းလမ်းများ နှိုင်းယှဉ်ချက်

အစာကျွေးနည်း	ပုံမှန် bandwidth အလားအလာ	ထုတ်လုပ်မှု	အစာကျွေးခြင်းအတွက် ရောင်ခြည်ပေးခြင်း/ အထီးကျန်ခြင်း	အတွက် အသင့်တော်ဆုံး
မိုက်ခရိုစထရစ် လိုင်း	ကျဉ်းမြောင်းသော မှ အလယ်အလတ်	ရိုးရှင်းသော၊ တစ်လွှာတည်းပါ PCB	ပိုများသော feed-line radiation	ပရိုဖိုင်နည်းပြီး ကုန်ကျစရိတ်နည်းသော ပုံနှိပ်ဒီဇိုင်းများနှင့် အစုအဝေးများ
Coaxial probe	ကျဉ်းမြောင်းသော မှ အလယ်အလတ်	တူးဖော်ခြင်းနှင့် ဒေါင်လိုက်ချိတ်ဆက်ခြင်း	နိမ့်သော feed-line radiation	ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ရှိသော single-element feed-point tuning
အပါချာနှင့် တွဲထားသည်	အလယ်အလတ်မှ ကျယ်ပြန့်	အပေါက်ချိန်ညှိမှုပါသော အလွှာများစွာ	အစာကျွေးခြင်းကို ကောင်းစွာ ခွဲထားခြင်း	သီးခြားခွဲထားခြင်းနှင့် ပိုမိုကျယ်ပြန့်သော bandwidth လိုအပ်သော ဒီဇိုင်းများ
နီးကပ်စွာ ချိတ်ဆက်ထားသည်	ကျယ်သည်	ထပ်တူကျသော ချိန်ညှိမှုဖြင့် အလွှာများစွာ	မှားယွင်းသော ရောင်ခြည်နည်းပါးခြင်း	ထပ်ထည့်ထားသော အထူကို လက်ခံနိုင်သော Broadband ဒီဇိုင်းများ

၎င်းတို့သည် ပုံသေစွမ်းဆောင်ရည်အာမခံချက်များမဟုတ်ဘဲ နှိုင်းရဒီဇိုင်းခေတ်ရေစီးကြောင်းများဖြစ်သည်။ Patch ပုံသဏ္ဍာန်၊ substrate ဆုံးရှုံးမှု၊ dielectric constant၊ အထူ၊ ကြိမ်နှုန်း၊ feed-network အရှည်နှင့် ထုတ်လုပ်မှုခံနိုင်ရည်တို့သည် ရလဒ်ကို ပြောင်းလဲစေနိုင်သည်။

မှန်ကန်သော အစာကျွေးနည်းကို မည်သို့ရွေးချယ်ရမည်နည်း

• လိုအပ်သော bandwidth:narrowband စနစ်များအတွက် direct feed များသည် မကြာခဏ လုံလောက်ပါသည်။ impedance bandwidth ပိုမိုကျယ်ပြန့်ခြင်းသည် အဓိကလိုအပ်ချက်တစ်ခုဖြစ်ပါက Aperture သို့မဟုတ် proximity coupling ကို ပိုမိုနှစ်သက်နိုင်ပါသည်။
• ပရိုဖိုင်နှင့် အလွှာအရေအတွက်-မိုက်ခရိုစထရစ်လိုင်းထည့်သွင်းခြင်းသည် ဖွဲ့စည်းပုံကို ပါးလွှာစေပြီး ထုတ်လုပ်ရလွယ်ကူစေသည်။ တွဲဖက်ထည့်သွင်းခြင်းများသည် အပိုအလွှာများနှင့် ချိန်ညှိမှုလိုအပ်သည်။
• ရောင်ခြည် သန့်စင်မှုအကယ်၍ feed-network radiation သို့မဟုတ် ရှေ့မှနောက်သို့ သီးခြားခွဲထားခြင်းက အရေးကြီးပါက aperture-coupled structure သည် feed ကို patch မှ ခွဲထုတ်နိုင်သည်။
• အစုအဝေးပေါင်းစပ်မှု-ပုံနှိပ်ထားသော မိုက်ခရိုစထရစ်ကွန်ရက်များသည် array များအတွက် အဆင်ပြေသော်လည်း ကွန်ရက်ပိုရှည်လာသည်နှင့်အမျှ လိုင်းဆုံးရှုံးမှုနှင့် ကပ်ပါးကောင်ရောင်ခြည်များ တိုးလာပါသည်။ Corporate-feed အပြင်အဆင်နှင့် amplitude/phase ခံနိုင်ရည်ကို အတူတကွ အကဲဖြတ်သင့်သည်။
• ကြိမ်နှုန်းနှင့် သည်းခံနိုင်စွမ်း-မီလီမီတာလှိုင်းကြိမ်နှုန်းများတွင်၊ connector အကူးအပြောင်းများ၊ etching ခံနိုင်ရည်၊ substrate အထူနှင့် မှတ်ပုံတင်အမှားများသည် လျှပ်စစ်အရ အရေးပါလာသည်။
• ပါဝါနှင့် အပူကန့်သတ်ချက်များ-ရည်ရွယ်ထားသော ပါဝါအဆင့်အတွက် လျှပ်ကူးပစ္စည်းဆုံးရှုံးမှု၊ dielectric အပူပေးမှု၊ connector current density နှင့် local field concentration တို့ကို စစ်ဆေးသင့်သည်။
• ကုန်ကျစရိတ်နှင့် ထပ်ခါတလဲလဲလုပ်ဆောင်နိုင်မှု-ချိတ်ဆက်ရန်ခက်ခဲခြင်း သို့မဟုတ် အလွှာများစွာဖြင့် ချိန်ညှိရန် လိုအပ်ပါက အကောင်းဆုံး သရုပ်ဖော်ထားသော bandwidth ရှိသော ဒီဇိုင်းသည် အကောင်းဆုံး ထုတ်လုပ်မှုရွေးချယ်မှု မဖြစ်နိုင်ပါ။

Coaxial Probe Feed Point ကို ဘယ်လိုရွေးချယ်မလဲ။

မှန်ကန်သော probe position သည် ရည်ရွယ်ထားသော mode ကို လက်ခံနိုင်သော cross-polarization ဖြင့် လှုံ့ဆော်ပေးနေစဉ်တွင် target input impedance ကိုပြသသည့်နေရာဖြစ်သည်။ ၎င်းကို patch center၊ အမြင့်ဆုံး electric-field point သို့မဟုတ် အမြင့်ဆုံး current point တွင် အလိုအလျောက် မရွေးချယ်သင့်ပါ။

၎င်း၏ အခြေခံမုဒ်တွင် လည်ပတ်နေသော ရိုးရာထောင့်မှန်စတုဂံ patch အတွက်၊ input resistance သည် ယေဘုယျအားဖြင့် ဖြာထွက်နေသော အစွန်းအနီးတွင် မြင့်မားပြီး feed သည် resonant dimension တစ်လျှောက် အလယ်ဗဟိုသို့ ရွေ့လျားသည်နှင့်အမျှ လျော့ကျသွားသည်။ 50-ohm အမှတ်ကို အစွန်းနှင့် အလယ်ဗဟိုကြားတွင် များသောအားဖြင့် တွေ့ရှိရသည်။ တိကျသောနေရာသည် patch အတိုင်းအတာ၊ substrate ဂုဏ်သတ္တိများ၊ probe အချင်း၊ ground plane၊ connector နှင့် အနီးအနားရှိဖွဲ့စည်းပုံများပေါ်တွင် မူတည်သည်။

1. လိုအပ်သော resonant frequency နှင့် polarization အတွက် patch dimension များဖြင့်စတင်ပါ။
2. လိုချင်သော mode ကိုလှုံ့ဆော်ရန်နှင့် cross-polarized fields များကိုကန့်သတ်ရန် probe ကိုသင့်လျော်သော symmetry line ပေါ်တွင်ထားပါ။
3. ပစ်မှတ် impedance နှင့် return loss ရောက်ရှိသည်အထိ full-wave electromagnetic model တွင် ဖြာထွက်နေသော အစွန်းမှ offset ကို ပွတ်ဆွဲပါ။
4. နောက်ဆုံး assembly ရဲ့ အစိတ်အပိုင်းဖြစ်တဲ့အခါ coaxial transition, probe inductance, solder pad, finite ground plane, enclosure နဲ့ radome တို့ကို ထည့်သွင်းပါ။
5. substrate thickness၊ dielectric constant၊ etching နှင့် feed-position error အတွက် tolerance model တစ်ခုတည်ဆောက်ပါ။
6. ထုတ်လုပ်ထားသော အင်တင်နာကို ချိန်ညှိထားသော vector network analyzer ဖြင့် အတည်ပြုပြီး တိုင်းတာမှုနှင့် simulation reference planes များကို နှိုင်းယှဉ်ပြီးမှသာ ချိန်ညှိပါ။

ဒီဇိုင်းနှင့် တိုင်းတာမှု စစ်ဆေးမှုများ

Feed အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းကို S-parameter တန်ဖိုးတစ်ခုထက်ပို၍ အတည်ပြုသင့်သည်။ အပြည့်အစုံပြန်လည်သုံးသပ်ချက်တွင် ပုံမှန်အားဖြင့် အောက်ပါတို့ပါဝင်သည်-

• ပဲ့တင်ထပ်ကြိမ်နှုန်း၊ S11၊ ပြန်အမ်းငွေဆုံးရှုံးမှု၊ VSWR နှင့် impedance bandwidth။
• လည်ပတ်မှု band တစ်လျှောက်ရှိ Real နှင့် Imaging input impedance။
• စုစုပေါင်းထိရောက်မှု၊ ရရှိလာသောအမြတ်နှင့် လျှပ်ကူးပစ္စည်း/ဒိုင်အီလက်ထရစ်ဆုံးရှုံးမှု။
• အဓိကမျက်နှာပြင်များတွင် ပူးတွဲပိုလာရိုက်ဇ်နှင့် ဖြတ်ကျော်ပိုလာရိုက်ဇ် ရောင်ခြည်ပုံစံများ။
• ရှေ့မှနောက်သို့ အချိုး၊ ဘေးတိုက်အဖုများနှင့် feed သို့မဟုတ် connector ကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော ပုံစံပျက်ယွင်းခြင်း။
• လက်ရှိဖြန့်ဖြူးမှုနှင့် မရည်ရွယ်ထားသော မျက်နှာပြင်လှိုင်း သို့မဟုတ် အဆင့်မြင့်မုဒ်များ၏ အထောက်အထား။
• မျှော်မှန်းထားသော အပူချိန်၊ ရေဒုံ၊ အိမ်ရာ၊ ကေဘယ်လ်လမ်းကြောင်းနှင့် တပ်ဆင်မှုအခြေအနေများအောက်တွင် စွမ်းဆောင်ရည်။

အပလီကေးရှင်းများ

Microstrip အင်တင်နာများနှင့် array များကို ကြိုးမဲ့ဆက်သွယ်ရေး terminal များ၊ ဂြိုလ်တုနှင့် navigation equipment များ၊ ရေဒါ sensor များ၊ telemetry၊ aerospace platform များ၊ test system များနှင့် compact embedded RF product များတွင် အသုံးပြုကြသည်။ feed architecture ကို အမှန်တကယ် system လိုအပ်ချက်အတွက် ရွေးချယ်သင့်သည်- ရိုးရှင်းသော print ထုတ်ထားသော feed သည် compact narrowband unit အတွက် အကောင်းဆုံးဖြစ်နိုင်ပြီး coupled feed သည် bandwidth ပိုမိုကျယ်ပြန့်ခြင်း သို့မဟုတ် ပိုမိုအားကောင်းသော isolation အတွက် မှန်ကန်ကြောင်း သက်သေပြနိုင်သည်။

မကြာခဏမေးလေ့ရှိသော မေးခွန်းများ

ဘယ် microstrip antenna feeding နည်းလမ်းက အရိုးရှင်းဆုံးလဲ။

မျဉ်းနှင့် အချပ်ကို တူညီသော substrate ပေါ်တွင် ရိုက်နှိပ်နိုင်သောကြောင့် microstrip line feed သည် အရိုးရှင်းဆုံးဖြစ်သည်။ feed-line radiation ကို ထိန်းချုပ်ရမည်ဖြစ်သော်လည်း planar feed network နှင့် ပေါင်းစပ်ရန် လွယ်ကူသည်။

ဘယ်အစာကျွေးနည်းက အကျယ်ဆုံး bandwidth ကို ပေးစွမ်းနိုင်မလဲ။

Proximity-coupled နှင့် aperture-coupled feed များသည် အခြေခံ direct feed များထက် bandwidth အလားအလာ ပိုမိုများပြားသည်။ အမှန်တကယ် bandwidth သည် antenna geometry အပြည့်အစုံနှင့် substrate stack ပေါ်တွင် မူတည်နေဆဲဖြစ်သည်။

ဘယ်အစာက ရောင်ခြည်ထွက်နေတဲ့နေရာကနေ အကောင်းဆုံး သီးခြားခွဲထားပေးနိုင်သလဲ။

Aperture coupling သည် feed line ကို patch မှ ပိုင်းခြားထားသောကြောင့် ခိုင်မာသော structural isolation ကို ပေးစွမ်းသည်။ Slot leakage နှင့် back radiation ကို အကဲဖြတ်ရန် လိုအပ်နေဆဲဖြစ်သည်။

feed point က resonant frequency ကို ပြောင်းလဲစေသလား။

၎င်း၏ အဓိကရည်ရွယ်ချက်မှာ impedance matching ဖြစ်သော်လည်း probe သို့မဟုတ် line သည် electromagnetic fields များကိုလည်း နှောင့်ယှက်ပါသည်။ probes ကြီးများ၊ probes ရှည်များ၊ coupling အားကောင်းခြင်း သို့မဟုတ် sensitive field region နှင့်နီးကပ်သော feed သည် resonance နှင့် input impedance ကို ပြောင်းလဲစေနိုင်သည်။

feeding နဲ့ impedance matching ရဲ့ ကွာခြားချက်က ဘာလဲ။

Feeding သည် RF စွမ်းအင်ကို patch သို့ မည်သို့ပို့ဆောင်သည်ကို ဖော်ပြသည်။ Impedance matching ဆိုသည်မှာ အင်တင်နာ input ကို transmission line၊ အများအားဖြင့် 50 ohms နှင့် သဟဇာတဖြစ်အောင် ပြုလုပ်သည့် လုပ်ငန်းစဉ်ဖြစ်သည်။ Feed position နှင့် geometry တို့သည် အရေးကြီးသော matching variable များဖြစ်သော်လည်း၊ အပို transformers၊ insets၊ stubs သို့မဟုတ် matching networks များကိုလည်း အသုံးပြုနိုင်ပါသည်။

နိဂုံးချုပ်

microstrip antenna feed ရွေးချယ်ခြင်းသည် system-level ဆုံးဖြတ်ချက်တစ်ခုဖြစ်သည်။ Microstrip line နှင့် coaxial probe feed များသည် ရိုးရှင်းမှုနှင့် တိုက်ရိုက် tuning ကို ဦးစားပေးပြီး aperture နှင့် proximity coupling သည် layer အပိုများနှင့် ပိုမိုတင်းကျပ်သော fabrication control များ၏ ကုန်ကျစရိတ်ဖြင့် ပိုမိုအားကောင်းသော isolation သို့မဟုတ် ပိုမိုကျယ်ပြန့်သော bandwidth ကို ပေးစွမ်းသည်။ နောက်ဆုံးစွမ်းဆောင်ရည်ကို full-wave simulation၊ tolerance analysis နှင့် calibrated measurement များဖြင့် အမြဲတမ်း အတည်ပြုသင့်သည်။

Microstrip အင်တင်နာ ထုတ်ကုန် အကြံပြုချက်များ

RF MISO ကို စူးစမ်းလေ့လာပါမိုက်ခရိုစထရစ် အင်တင်နာ ထုတ်ကုန်များအောက်မှာ ဒါမှမဟုတ်ကျွန်ုပ်တို့ရဲ့ အင်ဂျင်နီယာအဖွဲ့ကို ဆက်သွယ်ပါfrequency range, gain, polarization, interface နှင့် integration လိုအပ်ချက်များကို ဆွေးနွေးရန်။