۱. مدل‌های تحلیلی آنتن‌های میکرواستریپ

الف) مدل خط انتقال (Transmission Line Model)

این مدل، آنتن میکرواستریپ را به‌عنوان یک رزوناتور خط انتقال در نظر می‌گیرد که در آن هیچ تغییر میدانی به‌صورت عرضی وجود ندارد. این مدل برای تحلیل‌های پایه مناسب است اما دقت کمتری نسبت به مدل حفره‌ای دارد. در این مدل، وصله تشعشعی به‌صورت دو شیار با فاصله طولی از هم در نظر گرفته می‌شود.

معادلات:

  • رزونانس طولی (طول مؤثر): به علت اثر لبه‌ای، طول رزوناتور از طول فیزیکی بیشتر است و با رابطه زیر محاسبه می‌شود:
  •                                                                                                                                              Leff=L+2ΔL

که در آن L طول فیزیکی و ΔL تغییر طول ناشی از اثر لبه هاست .

  • فرکانس رزونانس:

که در آن c سرعت نور، εr ثابت دی‌الکتریک و Leff طول مؤثر رزوناتور است.

توضیح:
این مدل به‌دلیل سادگی و فهم عملکرد پایه آنتن مناسب است، اما دقت پایینی دارد و فقط برای وصله‌های مستطیلی مناسب است.

ب) مدل حفره‌ای (Cavity Model)

این مدل، ناحیه بین وصله تشعشعی و صفحه زمین را به عنوان حفره در نظر می‌گیرد که با دیواره‌های مغناطیسی در اطراف و دیواره‌های الکتریکی از بالا و پایین محصور شده است. میدان در داخل حفره یکنواخت است و تابش از لبه‌های وصله ناشی می‌شود.

معادلات:

  • فرکانس رزونانس برای حالت غالب (TM010) به صورت زیر است:

که در آن L طول وصله، c سرعت نور و εr ثابت دی‌الکتریک است.

  • توزیع میدان: میدان در حفره به‌صورت مدهای رزونانسی در دو بعد تعریف می‌شود که با توجه به طول و عرض وصله، توزیع جریان و میدان الکتریکی در لبه‌ها تعیین می‌شود.

توضیح:
مدل حفره‌ای دقت بیشتری نسبت به مدل خط انتقال دارد و برای وصله‌های مختلف قابل اعمال است. این مدل به بررسی دقیق‌تر توزیع میدان و تابش لبه‌ای کمک می‌کند.

۲. تکنیک‌های تغذیه آنتن میکرواستریپ

الف) تغذیه خط میکرواستریپ (Microstrip Line Feed)

در این روش، یک نوار رسانا مستقیماً به لبه وصله متصل می‌شود.

ویژگی‌ها:

  • مزایا: ساده و ارزان، ساخت آسان
  • معایب: افزایش تداخل قطبش متقابل به دلیل تابش خط تغذیه

ب) تغذیه پروب هم‌محور (Coaxial Probe Feed)

در این روش، پروب هم‌محور از زیر به وصله متصل شده و میدان را به وصله منتقل می‌کند.

ویژگی‌ها:

  • مزایا: امکان قرار دادن پروب در هر نقطه‌ای از وصله برای تطبیق امپدانس.
  • معایب: کاهش پهنای باند و نیاز به سوراخ در بستر.

ج) تغذیه کوپلاژ دریچه‌ای (Aperture Coupled Feed)

در این روش، میدان از طریق یک دریچه در صفحه زمین بین خط تغذیه و وصله منتقل می‌شود.

ویژگی‌ها:

  • مزایا: بهینه‌سازی پهنای باند، کاهش قطبش متقابل
  • معایب: پیچیدگی در ساخت به دلیل چندلایه بودن

د) تغذیه کوپلاژ مجاورت (Proximity Coupled Feed)

این روش شامل دو لایه دی‌الکتریک با خط تغذیه در لایه پایین و وصله در لایه بالاست.

ویژگی‌ها:

  • مزایا: پهنای باند وسیع، بهینه‌سازی تابش
  • معایب: دشواری در ساخت و نیاز به تنظیم دقیق لایه‌ها