آنتن‌های پچ میکرواستریپ قطعات فلزی با اشکال مختلف هستند که بر روی یک برد مدار چاپی (PCB) ساخته می‌شوند. لایه‌های یک آنتن پچ شامل یک لایه فلزی به عنوان صفحه زمین، یک زیرلایه دی الکتریک و یک مسیر فلزی (پچ) در بالای آن است، همان‌طور که در شکل ۱ نشان داده شده است. 


                                                                            تصویر 1 . 

آنتن‌های پچ میکرواستریپ معمولاً در فرکانس‌های مایکروویو و میلی‌متری استفاده می‌شوند. چندین آنتن پچ روی یک زیرلایه می‌توانند برای ساخت آرایه‌های آنتنی به کار روند تا جهت‌گیری، بهره، کارایی و الگوهای تابش بهتری را افزایش دهند. 

جعبه ابزار طراح آنتن   

با استفاده از این جعبه ابزار، می‌توانیم آنتن‌هایی را برای کار در یک باند فرکانسی طراحی کنیم و به‌طور مستقیم ابعاد آنتن را بدون نوشتن هیچ برنامه‌ای به‌دست آوریم. ما یک آنتن پچ را برای کار در فرکانس‌های میلی‌متری (57-64 گیگاهرتز) طراحی می‌کنیم. الزامات ویژگی‌های آنتن به شرح زیر است:

فرکانس مرکزی 60 گیگاهرتز است. آنتن باید الگوی تابش همه‌جانبه‌ای ارائه دهد. قطبش باید خطی باشد. جعبه ابزار طراح آنتن را از ابزارها در MATLAB باز کنید. بر روی "جدید" کلیک کنید تا پارامترهای طراحی را وارد کنید. پارامترها را طبق توضیحات بالا وارد کنید. در گالری آنتن، یک آنتن F معکوس هم‌سطح از خانواده پچ را انتخاب کنید.

                                                     تصویر 2 . 

روی "پذیرفتن" کلیک کنید. این عمل شما را به پنجره سنتز هدایت می‌کند. ابعاد آنتن معکوس F هم‌سطح در پنل کناری نمایش داده خواهد شد.  

                                                       تصویر 3 . 

روی امپدانس و پارامتر S کلیک کنید. نتایج خود را با بررسی مقدار واقعی امپدانس که حدود 50Ω است و راکتانس که 0Ω است برای بررسی شرایط تطابق تأیید کنید. همچنین، پارامتر S11 را تأیید کنید که در فرکانس عملکرد کمتر از -10dB باشد. برای دریافت الگوی تشعشع و توزیع جریان بر روی سطح پچ، بر روی الگوی 3D و جریان کلیک کنید. الگوی تشعشع و پارامتر S در پورت 1 به شرح زیر ترسیم شده است.


          تصویر 4 . 

این را می‌توان با کلیک بر روی صادرات به MATLAB صادر کرد. 

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

% Create a invertedFcoplanar antenna
% Generated by MATLAB(R) 9.7 and Antenna Toolbox 4.1.
% Generated on: 12-Jan-2021 14:29:30

%% Antenna Properties
% Design antenna at frequency 60000000000Hz
;antennaObject = design(invertedFcoplanar,60000000000)

%% Antenna Analysis
% Define plot frequency
;plotFrequency = 60000000000
% Define frequency range
;freqRange = (54:0.6:66) * 1e9
% show for invertedFcoplanar
;figure
show(antennaObject)
% impedance for invertedFcoplanar
;figure
impedance(antennaObject, freqRange)
% s11 for invertedFcoplanar
;figure
;s = sparameters(antennaObject, freqRange)
rfplot(s)
% current for invertedFcoplanar
;figure
current(antennaObject, plotFrequency)
% pattern for invertedFcoplanar
;figure
pattern(antennaObject, plotFrequency)


طراحی آرایه آنتن   

برای ایجاد یک آرایه از آنتن‌های پچ طراحی‌شده فوق به منظور جهت‌دار کردن تابش، می‌توانیم از جعبه‌ابزار طراح آرایه آنتن استفاده کنیم. بر روی دکمه جدید (+) کلیک کنید تا ابعاد آرایه آنتن را وارد کنید. از گالری آرایه، گزینه مستطیلی را انتخاب کنید و از گالری آنتن، گزینه آنتن معکوس F هم‌سطح را انتخاب کنید. فرکانس طراحی را 60 گیگاهرتز وارد کرده و بر روی تأیید کلیک کنید. این شما را به پنجره سنتز هدایت می‌کند. ابعاد یک آنتن واحد را در زیر هندسه آنتن معکوس F هم‌سطح وارد کنید.


روی Apply کلیک کنید. روی الگوی سه‌بعدی کلیک کنید تا الگوی تابش را دریافت کنید. الگوی تابش حاصل به سمت‌دار می‌شود. 

برای یافتن همبستگی بین دو آنتن، بر روی گزینه همبستگی کلیک کنید. دو عنصر آنتن را انتخاب کنید تا همبستگی بین آن‌ها را مشاهده کنید. هرچه همبستگی کمتر باشد، تداخل و نشت نیز کمتر خواهد بود.

طراحی همچنین می‌تواند به عنوان یک اسکریپت به MATLAB صادر شود. سپس می‌توانید با هندسه‌های مختلف آرایه آنتن و فاصله بین آن‌ها آزمایش کنید. نتیجه‌گیری طراحی یک آنتن پچ میکروستریپ که در فرکانس‌های میلی‌متری کار می‌کند، به راحتی با استفاده از جعبه‌ابزار طراح آنتن انجام می‌شود. اشکال و ویژگی‌های مختلف آنتن‌ها نیز به سادگی با استفاده از این جعبه‌ابزار قابل طراحی هستند. پس از طراحی آنتن یا آرایه آنتن‌ها، می‌توان آن را به عنوان یک اسکریپت MATLAB صادر کرد. این اسکریپت انعطاف‌پذیری تغییر هندسه آرایه را فراهم می‌کند. این overview از جعبه‌ابزارهای طراح آنتن و طراح آرایه آنتن است. به‌طور فوری به کد، مدل یا برنامه ویدیویی یا مقاله‌ای که برایتان مفید بوده است، دسترسی پیدا کنید! کافی است عنوان خاص را خریداری کنید، اگر موجود باشد، و بلافاصله لینک دانلود را دریافت کنید!