к какой категории антенн относится патч антенна

Патч антенна

Патч антенна — популярный тип узкополосной СВЧ антенны состоящей из плоского металлического лепестка, закрепленного на некотором расстоянии параллельно пластине земли. Обычно, эту конструкцию заключают в пластиковый радиопрозрачный кожух, как для защиты от механических повреждений, так и из эстетических соображений. Такие антенны просты в изготовлении и легко могут быть модифицированы под определенные технические условия. Патч антенна может использоваться как отдельное устройство так и в качестве облучателя для построения более эффективных систем на основе параболлических отражателей. Патч антенны очень похожи на микрополосковые антенны, которые есть ни что иное, как патч антенны размещенные на диэлектрической подложке.

Содержание

Конструкция антенны

Простейшая патч антенна представляет собой квадратный лепесток со стороной равной половине длины волны расположенный над большей по размеру пластине земли. (Чем больше пластина земли, тем лучше направленность антенны и больше ее габариты. Нередко пластину земли делают лишь немногим больше лепестка.) Ток протекает в том же направлении, что и фидер, так, что векторный потенциал и, соответственно, электрическое поле следуют за током, как обозначено на рисунке стрелкой E. Простая патч антенна излучает линейно поляризованную волну. Ее излучение может быть рассмотрено как излучение двух щелей по краям антенны или, эквивалентно, как результат протекание тока в лепестке и пластине земли.

Коэффициент усиления

Коэффициент усиления прямоугольной микрополосковой патч антенны с воздушным диэлектриком может быть грубо оценен следующим образом. Поскольку длина лепестка равна половине длины волны, лепесток можно предствать как полуволновой диполь, что дает около 2 dB усиления в вертикальной оси лепестка. Если лепесток квадратный, его можно рассматривать как два полуволновых диполя, разнесенных на четверть длины волны, что дает еше 2-3 dB усиления. Пластина земли экранирует излучение с обратной стороны антенны, и сокращает среднюю по объему излучаемую мощность вдвое, что дает еще 2-3 dB. Сложив все вместе, получим коэффициент усилиения патч антенны равный 7-9 dB, что неплохо согласуется с более строгими оценками.

Диаграмма направленности

Типичная диаграмма направленности линейно-поляризованной патч антенны на 900 МГц показана ниже. На рисунке показано сечение в горизонтальной плоскости. Диаграмма направленности в вертикальной плоскости похожа, но не идентична. Масштаб графика логарифмический, так что, например, мощность, излучаемая в направлении 180° (90° влево от вертикальной оси) на 15 dB меньше мощности основного лепестка. Ширина основного лепестка около 65°, коэффициент услиения в направлении луча 9 dBi. Бесконечно большая пластина земли полностью экранирует заднюю полусферу (от 180° до 360°), однако, пластина земли реальной антенны имеет конечные размеры. Поэтому мощность излучения в обратном направлении (задний лепесток диаграммы направленности) меньше мощности излучения основного лепестка всего лишь примерно на 20 dB.

Полоса пропускания

Ширина полосы пропускания патч антенны сильно зависит от расстояния между лепестком и землей. Чем ближе лепесток к земле, тем меньше энергии излучается и больше запасается в емкости и индуктивности и тем выше добротность антенны. Грубо, полосу пропускания антенны можно оценить по формуле:

Для квадратного лепестка на 900 МГц, W будет приблизительно 16 см. Толщина антенны в 1.6 см даст относительную ширину полосы пропускания в 1.2(1.6/16) ≈ 12%, или 120 МГц.

Патч антенны легко изготавливать печатным способом. В этом случе они получаются немного компактнее, но, поскольку их толщина меньше, полоса пропускания также уменьшаестся из-за увеличения добротности. Уменьшение полосы пропускания пропорционально диэлектрической проницаемости подложки. Характерная ширина полосы пропускания печатной патч антенны составляет единицы процентов. Часто, пластина земли реальных патч антенн лишь немного больше лепестка, что также уменьшает эффективность. Способ возбуждения антенны также влияет на ее полосу пропускания.

Прямоугольные (не квадратные) антенны могут быть использованы для получения веерной диаграммы направленности, у которой ширина вертикального и горизонтального лепестков существенно различаются. Кроме квадратных, могут также использоваться круглые или многоугольные лепестки. Расчет излучающих характеристик таких антенн значительно сложнее.

Круговая поляризация

Возможно изготовить патч антенну с круговой поляризацией. Один из способов, питать обычный квадратный лепесток из двух точек, отстающих по фазе на 90°. В этом случае, когда, скажем, вертикальный ток максимален, горизонтальный ток равен 0. Четверть цикла спустя, ситуация становится обратной и поле становится горизонтальным. Излучаемое поле будет вращаться во времени, таким образом его поляризация будет круговой. Меняя величину фазового сдвига между двумя точками питания, можно добиться любой поляризации, от линейной до круговой. Другой способ добиться круговой поляризации, это питать квадратный лепесток из одной точки, но прорезать в нем асимметричную щель или отверстие иной формы для того чтобы сместить направление тока. Стоит отметить, что хотя дисковые лепестки и могут использоваться для такой техники они не обязательно имеют круговую поляризацию. Например, симметричный дисковый лепесток, питаемый в одной точке, излучает линейно поляризованные волны. Наконец, если почти квадратный лепесток, у которого длина немногим больше, а ширина немногим меньше половины длины волны питать в точке угла, то поляризация его излучения будет круговой.

Источник

Короткий тест гибридного радар-детектора с патч-антенной

Приветствую всех!
В этом сезоне в продаже появилось несколько довольно оригинальных по своим конструктивным особенностям модификаций гибридных радар-детекторов, объединяющие в себе антирадар, видеорегистратор, и GPS-модуль с совмещенной с ним базой данных. В частности, устройство, которое я тестировал по просьбе коллег из известного автомобильного издания, как раз и является «гибридом» нового поколения. Речь, частности, идет о комбинированном гаджете Sho-Me Combo Slim, который недавно появился в России.
Судя по всему, сами разработчики этого девайса под новизной своего детища понимают два основных момента, которые, к слову, отмечены в инструкции пользователя. Первый – это использование (для управления данным аппаратом) сенсорного или, как его еще называют, touch-дисплея.

Второй момент – это уникальная в своем роде антенна детекторного модуля, выполненная в виде плоской конструкции, скрытой под пластиком корпуса, отличающаяся, к тому же, улучшенными электрическими показателями.
Что ж, возможно это все в комплексе это и можно считать новизной, хотя, по правде говоря, если вернуться к дисплею Sho-Me Combo Slim, то выяснится, что сенсорные экраны для гибридных регистраторов-детекторов в общем-то не инновация. Достаточно вспомнить «премиальный» аппарат бренда Neoline, появившийся на нашем рынке пару лет назад. Я его тогда тоже не раз проверял, в том числе и в сравнительных тестах. Сенсорный экран «неолайновского» изделия, да и сама конструкция последнего вызвали неоднозначное мнение по части удобства пользования аппаратом – кому то экран с управлением понравился, кому то он показался очень «тормозным», с плохой реакцией на прикосновения пальцами. Поэтому появление Sho-Me Combo Slim с аналогичным интерфейсом управления предоставило нам возможность еще раз оценить удобство пользования touch-дисплееем.

Что же касается детекторной антенны, то она у Combo Slim действительно оригинальная. Такую конструкцию антенного модуля еще называют патч-антенной, поскольку она изготавливается по микрополосковой технологии. По размерам патч-антенна гораздо компактнее рупорной антенны (которую широко используют в обычных радар-детекторах), тогда как по своим основным параметрам она сопоставима с последней. А вот какова степень сопоставимости (лучше или хуже) – этот главный момент я и должен был выявить в ходе серии дорожных экспериментов.

В качестве устройства, которое я выбрал для сравнения с Sho-Me Combo Slim, стал мой персональный гибридный радар-детектор Stealth MFU-630, которым я пользуюсь больше двух лет. В целом я доволен данным устройством, если не считать минусом номинал разрешения (HD – 720р), тогда как у многих современных аналогов этот показатель составляет уже 1080р и даже 1296р (SuperHD).

Суть сравнительных тестов заключалась в следующем: я устанавливал на ветровом стекле оба девайса и выезжал на участки трасс, простреливаемых тем или иным радаром. Принцип оценки обоих «гибридов» был таков: кто из них раньше среагирует на сигнал излучающего измерителя скорости – тот и лучше.

Что касается самих радаров, которые «задействовались» во время контрольных заездов, то один из них – «Стрелка» — был стационарным, два других – «Визир» и «РАДИС» — переносными.
Дистанция обнаружения фиксировалась в привязке к показаниям одометра.
Результаты тестовых заездов приводятся ниже в таблице.

Как видно из таблицы, в двух случаях из трех гибрид Sho-Me Combo Slim поймал сигнал радарных измерителей скорости раньше (с запасом примерно метров в 100), чем Stealth MFU-630. Могу предположить, что это связано с эффективной площадью раскрыва патч-антенны, которая явно больше, чем раскрыв «рупора», который стоит в детекторном тракте Stealth MFU-630. И в плане превентивного обнаружения спидганов новый «комбо» от Sho-Me однозначно имеет некоторое преимущество перед другими аналогичными устройствами, оснащенными рупорными антеннами. Этот факт я и отразил в своем отчете по итогам испытаний.

Сенсорный экран мы тоже протестировали, то есть подвергли проверке «наошупь». Сам экран, кстати, крупный, 3,5 дюйма, тыкать пальцами достаточно удобно, виртуальные кнопки тоже крупные, не промахнешься. Тем не менее, относительно touch-дисплея ситуация оказалась практически такой же, как и в случае с гибридным Neoline. Одним словом, мнения разделились. От себя добавлю, что тем пользователям, которые приобретут Combo Slim, придется некоторое время привыкать к сенсорному интерфейсу.

Напоследок пару слов о комплектации Combo Slim, которая несколько отличается от большинства «комбо», представленных на рынке. Например, здесь предусмотрены два вариантов креплений (на стекло и на приборную панель), что увеличивает свободу выбора места размещения прибора. Кроме того, в комплекте, помимо кабеля под прикуриватель, предусмотрен еще один довольно длинный провод питания для автоматической активации устройства при повороте ключа зажигания.
Вот пока все. Всем удачи на дорогах!

Источник

Микрополосковая антенна

Рисунок 1. Вид простой патч-антенны в разрезе

Рисунок 1. Вид простой патч-антенны в разрезе

Микрополосковая антенна

Микрополосковая антенна (печатная антенна, патч-антенна, англ. Patch-antenna ) представляет собой узкополосную антенну с широким лучом. Физически такая антенна имеет двумерную геометрию. Основным элементом патч-антенны является плоская металлическая пластина («пятачок», от англ. patch – заплатка). В простейшей микрополосковой антенне используются пластины полуволновой длины, так что металлическая поверхность этих пластин действует как резонатор подобно полуволновому диполю. Микрополосковая антенна обычно изготавливается путем помещения металлической пластины заданной формы на изолирующем слое диэлектрика, подобно тому, как делают печатные платы, с той разницей, что на противоположной от пластины стороне диэлектрика устанавливается сплошная металлическая подложка, которая образует заземляющую поверхность. Такая конструкция проста в разработке и недорога в изготовлении. В некоторых патч-антеннах не используется сплошной слой диэлектрика, взамен чего металлические пластины устанавливаются над металлической подложкой на диэлектрических прокладках. Получающаяся структура является менее прочной, но имеет более широкую рабочую полосу частот. Микрополосковые антенны разрабатываются для частот от УВЧ-диапазона до 100 GHz.

В патч-антеннах в основном используются пластины квадратной, прямоугольной, круговой или эллиптической формы. Однако, возможно использование и любых других сплошных (непрерывных) форм. Патч-антенны характеризуются механической прочностью и могут иметь форму, соответствующую изогнутой поверхности транспортного средства. Такие антенны устанавливаются на внешних поверхностях самолетов или космических аппаратов, а также встраиваются в мобильные устройства радиосвязи. Они обладают высокой поляризационной избирательностью и могут использоваться для нескольких точек питания.

Рисунок 2. Микрополосковая антенная решетка морского навигационного FMCW-радиолокатора X-диапазона

Достоинства

Рисунок 2. Микрополосковая антенная решетка морского навигационного FMCW-радиолокатора X-диапазона

Рисунок 2. Микрополосковая антенная решетка морского навигационного FMCW-радиолокатора X-диапазона

Недостатки

Микрополосковые антенны появились в 1980-х годах. Изначально это была военная разработка, поэтому стоимость не имела решающего значения. В 1990-х эта технология была также адаптирована для устройств связи как низкозатратная технология. Однако эффективность микрополосковых решеток оставалась ниже, чем рефлекторных антенн. Далее приводится сравнение основных свойств антенн этих двух типов.

Микрополосковые антенны

Рефлекторные антенны

Издатель: Кристиан Вольф, Автор: Андрей Музыченко
Текст доступен на условиях лицензий: GNU Free Documentation License
а также Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported License,
могут применяться дополнительные условия.
(Онлайн с ноября 1998 года)

Источник

Чип- и патч- спешат на помощь: ВЧ-компоненты Yageo для беспроводных систем

Тайваньская компания Yageo Corporation известна главным образом как разработчик и изготовитель пассивных электронных компонентов: резисторов, электролитических и керамических конденсаторов, дросселей. Значительное внимание уделяется элементам для поверхностного монтажа. Однако, тот факт, что Yageo является производителем практически всего спектра высокочастотных компонентов (и, главным образом, антенн) в исполнении «чип», часто остается в тени.

Прежде чем начать рассмотрение конкретных классов антенн, входящих в номенклатуру Yageo, кратко рассмотрим основные характеристики и параметры антенн самого различного назначения.

Характеристики и параметры антенн

Частотные параметры и характеристики

Частотный диапазон (Frequency range) — диапазон частот, в пределах которого амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) антенны достаточно равномерна для того, чтобы обеспечить прием (передачу) сигнала без существенного искажения его формы. То есть, это тот рабочий диапазон частот, в котором антенна отвечает заявленным электрическим и энергетическим параметрам. Применительно к технологиям беспроводной связи частотный диапазон, как правило, определяют двумя параметрами:

Электрические параметры

Коэффициент усиления антенны (Gain) — представляет собой отношение мощности на входе изотропной (идеальной) антенны к мощности, подводимой ко входу рассматриваемой антенны, при условии, что обе антенны создают в данном направлении на одинаковом расстоянии равные значения напряженности поля или такой же плотности потока мощности [1]. Измеряется в изотропных децибелах (dBi или dBic — для круговой поляризации).

Входной импеданс (Impedance) — входное сопротивление антенны. Как правило, равно 50 Ом (реже 75).

КСВН (VSWR) — коэффициент стоячей волны по напряжению, равен отношению максимального значения амплитуды напряженности электрического поля стоячей волны в линии передачи к минимальному значению. Определяет степень согласования антенны и фидера. Значение КСВН, равное 1, указывает на то, что тракт полностью согласован и отраженная волна отсутствует. Величина частотнозависимая.

Обратные потери (Return loss) — величина, связанная с КСВН зависимостью:

Характеристики диаграммы направленности

Диаграмма направленности антенны — графическое представление зависимости коэффициента усиления антенны от направления антенны в заданной плоскости [1]. Пример диаграммы направленности для типичной направленной антенны представлен на рисунке 1.

Рис. 1. Диаграмма направленности типичной направленной антенны

В диаграмме направленности принято выделять:

В соответствии с этим определяют следующие количественные показатели диаграммы направленности:

Данные параметры применяются обычно к узконаправленным антеннам, то есть тем, которые имеют явно выраженный максимум в определенном направлении. Узконаправленные антенны применяют для концентрации мощности радиоизлучения в одном направлении для увеличения дальности действия радиоаппаратуры. Широконаправленные антенны хотя бы в одной плоскости имеют диаграмму направленности, по форме близкую к кругу. В документации, в большинстве случаев, направленность представляется в виде двухмерной фигуры. Реже используется представление в виде трехмерной фигуры, раскрашенной в псевдоцвета (именно эта форма представления применяется в материалах компании Yageo). На рисунке 2 приведены примеры двухмерного и трехмерного представления диаграммы направленности.

Рис. 2. Примеры 2D- и 3D-представления диаграммы направленности типичной широкополосной антенны

Конструктивное исполнение антенн компании Yageo

Оговоримся сразу: речь пойдет не о классификации по конструктивному исполнению всевозможных антенн самого различного назначения. Мы будем говорить только о той классификации антенн по конструктивному исполнению, которую предлагает компания Yageo для своих изделий [2].

С этой точки зрения выделяют:

Под металлическими антеннами можно понимать весьма широкий ряд устройств, начиная от штыревых антенн радиоприемников и заканчивая антеннами-мачтами. В терминах Yageo это достаточно небольшое (менее пяти наименований) количество изделий диапазона GSM и WiFi, в которых в качестве металлического проводящего элемента используется сплошная металлическая деталь. Пример такой антенны приведен на рисунке 3.

Рис. 3. Конструкция металлической антенны компании Yageo

Антенны на печатной плате. Металлический элемент антенны представляет собой дорожку проводника на печатной плате. Форма (геометрическая траектория, суммарная длина, ширина проводника и т.д.) дорожки является существенным фактором, определяющим параметры антенны. Принципиальным является использование «жестких» печатных плат. Основой печатной платы служит диэлектрик, наиболее часто используются стеклотекстолит, гетинакс, фторопласт. Пример PCB-антенны приведен на рисунке 4.

Рис. 4. Конструкция антенны на печатной плате

Антенны на гибкой печатной плате. Принцип тот же, что и в предыдущем случае. Единственное различие — использование «гибких» печатных плат. Диэлектрическое основание гибких плат делают из полиимидных материалов. Основные достоинства гибких печатных плат: уменьшение массы, уменьшение габаритов, динамическая гибкость. Поскольку гибкие печатные платы могут свободно изгибаться, то появляется возможность оптимальным образом «уложить» плату по форме корпуса изделия. Более подробно преимущества гибких печатных плат рассмотрены в [3]. На рисунке 5 приведены примеры FPCB-антенн и характерный пример компоновки в корпусе изделия.

Рис. 5. Конструкция антенны на гибкой печатной плате

Керамические LTCC-антенны или, иначе, керамические чип-антенны — основной для компании Yageo тип антенн. Технология LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic) является одной из технологий изготовления многослойных керамических печатных плат. Основные преимущества данной технологии:

Более подробно преимущества данной технологии рассмотрены в [4]. На рисунке 6 приведены примеры чип-антенн.

Рис. 6. Конструкция чип-антенн

Особенности керамических патч-антенн будут рассмотрены ниже применительно к антеннам для GPS-аппаратуры, поскольку компания Yageo выпускает их исключительно для навигационных приложений.

Частотные диапазоны антенн
из номенклатуры компании Yageo

Частотный диапазон линейки антенн Yageo представлен на рисунке 7.

Рис. 7. Частотные диапазоны антенн из номенклатуры компании Yageo

Зеленым цветом отображены антенны из так называемого Short-Range-диапазона, то есть диапазона радиоустройств ближнего действия. В русскоязычных источниках используется также термин «радиоустройства малой мощности». Применительно к разрешенным для использования на территории Российской Федерации, это два безлицензионных диапазона: 433,05…434,79 и 868,0…869,2 МГц. Первый из них предназначен для устройств охранной сигнализации, а также устройств малого радиуса действия для приложений ISM (индустрия, наука, медицина). Мощность передатчика в этом диапазоне не должна превышать 10 мВт. Диапазон 868 МГц используется для аналогичных целей, но мощность передатчика ограничена величиной 25 мВт.

Синим цветом выделены диапазоны, имеющие отношение к технологиям WWAN (Wireless Wide Area Network) — беспроводным глобальным сетям, в частности, к сотовой телефонной связи (GSM и CDMA) и ее сервисам. В эти же диапазоны попадают частоты радиотелефонов стационарных сетей, использующих технологию DECT.

Оранжевым цветом выделен диапазон систем спутниковой навигации GPS и GLONASS.

И, наконец, коричневым цветом выделены технологии беспроводной связи для частотных диапазонов 2,4 и 5 ГГц. Сюда относятся устройства для беспроводных технологий Bluetooth, WiFi и ZigBee.

Строго говоря, в номенклатуре Yageo есть антенны и для других диапазонов, но они в данном случае не рассмотрены, поскольку эти частоты не разрешены к применению на территории РФ.

Антенны для систем спутниковой навигации
(GPS-антенны)

С функциональной точки зрения, антенны для систем спутниковой навигации следует разделять на активные и пассивные. Активная GPS-антенна включает в себя не только непосредственно антенну, но и малошумящий усилитель. Соответственно, GPS-приемник должен выдать в антенную линию напряжение для питания усилителя. Пассивная GPS-антенна включает в себя только саму антенну. В этом случае не играет роли, выдает GPS-приемник в антенную линию напряжение или нет. Таким образом, пассивная антенна может использоваться с любым GPS-приемником, а активная — только с теми моделями, которые выдают в линию питание требуемого номинала. Принято считать, что активные антенны предпочтительны в том случае, если антенна и GPS-приемник соединены протяженным кабелем. Например, антенна установлена на корпусе морского или воздушного судна, железнодорожного вагона и т.д., а GPS-приемник и система обработки — внутри транспортного средства, причем удалены на единицы-десятки метров. Пассивная антенна оптимальна для тех приложений, где антенна, приемник и система обработки интегрированы в единый компактный прибор.

С точки зрения конструктивного исполнения разделяют:

На рисунке 8 представлены изображения всех трех вариантов конструктивного исполнения антенн.

Рис. 8. Варианты конструктивного исполнения GPS-антенн: чип-антенна, патч-антенна и внешняя законченная антенна

Чип-антенны используются в малогабаритной мобильной пользовательской аппаратуре, такой как автомобильные и туристские GPS-навигаторы, мобильные телефоны и другие мобильные устройства, в которых навигационная функция добавлена к основной функции прибора. В этом случае чип-антенна, усилитель сигнала и микросхема GPS-приемника смонтированы на одной плате и размещены в одном корпусе.

Патч-антенна — тип узкополосной антенны, состоящей из плоского металлического лепестка, закрепленного на некотором расстоянии параллельно пластине «земли». Обычно эту конструкцию заключают в пластиковый радиопрозрачный кожух, как для защиты от механических повреждений, так и из эстетических соображений. Некоторые патч-антенны предназначены для монтажа на печатную плату, некоторые — имеют штырь для пайки кабельного «хвоста» с разъемом и закрепляются в конструкции чисто механическим способом (крепеж, клей). Пример конструкции патч-антенн представлен на рисунке 9.

Рис. 9. Конструкция патч-антенн

Патч-антенны устанавливаются либо в корпус конечного изделия, либо в собственный корпус. Во втором случае результатом является внешняя конструктивно законченная антенна.

Внешние законченные антенны обычно предназначены для вполне определенного применения и подразделяются на морские, авиационные, автомобильные и т.д., то есть «упаковка» такой антенны предполагает устойчивость к определенным климатическим и механическим воздействиям. В ряде случаев в корпус внешней антенны встраивается не только непосредственно антенна и малошумящий усилитель, но и GPS-приемник и, возможно, система последующей обработки.

Существенным является также то, что линейка GPS-антенн компании Yageo поддерживает только «гражданский» сегмент пользовательской GPS-аппаратуры. Напомним, что GPS-спутники излучают открытые для использования сигналы в диапазонах L1 (1575,42 МГц) и L2 (1227,60 МГц). Аппаратура гражданского назначения использует только диапазон L1. Аппаратура военного назначения — оба диапазона. Центральная частота для антенн Yageo равна 1,575 ГГц (диапазон L1), частота L2 находится за пределами полосы пропускания.

Параметры чип-антенн компании Yageo представлены в таблице 1.

Таблица 1. Параметры чип-антенн GPS компании Yageo

Обратим внимание на следующее: все GPS-антенны в исполнении «чип», во-первых, являются пассивными и, во-вторых, используют линейный тип поляризации сигнала, в то время как патч-антенны и внешние антенны на их основе используют правую круговую поляризацию (RHCP), которая дает существенно лучшие значения основных параметров. В частности, ширина полосы пропускания в чип-антеннах составляет величину 50…160 МГц (для патч-антенн — примерно 5…20 МГц), что, безусловно, сказывается на качестве принимаемого сигнала.

Параметры пассивных патч-антенн представлены в таблице 2.

Таблица 2. Параметры пассивных патч-антенн GPS компании Yageo

Анализ таблицы позволяет сделать следующий вывод: антенны в исполнении «патч» за счет использования круговой поляризации имеют более узкую полосу пропускания и, следовательно, лучшее качество принимаемого сигнала. В линейке из 16 моделей представлены основные используемые в «квадратных» GPS-антеннах типоразмеры: 10х10, 12х12, 15х15, 18х18 и 25х25 мм. Кроме того, присутствуют две миниатюрные «прямоугольные» модели 10х4 и 16х6 мм. Большинство типоразмеров имеют как SMD-исполнение для распайки на плату, так и исполнение со «штырем» для припаивания кабеля с разъемом. Значения коэффициента усиления антенны и коэффициента КСВН от модели к модели отличаются незначительно, поэтому критерием выбора для разработчика будут служить габаритные размеры и способ монтажа.

Активные патч-антенны представлены четырьмя моделями: типоразмеры 16х6, 12х12, 18х18 и 25х25 мм. Все модели предполагают крепление к несущей поверхности с помощью клея, электрическая связь осуществляется посредством кабельного «хвоста» длиной 60…100 мм с разъемом I-PEX. Питание антенного усилителя для всех моделей 3 В ±10%.

Параметры активных патч-антенн представлены в таблице 3.

Таблица 3. Параметры активных патч-антенн GPS компании Yageo

В целом по GPS-антеннам можно сделать следующий вывод: два десятка моделей в линейке компании Yageo позволяют найти приемлемый вариант для любого конструктивного исполнения (способ монтажа, размеры, наличие встроенного антенного усилителя). Количественные параметры изделий выдержаны на достаточно высоком уровне и, как минимум, не уступают средним по отрасли на данное время.

Совмещенные антенны GPS/GLONASS
для систем спутниковой навигации

Совмещенные приемники, позволяющие обрабатывать сигналы от американских навигационных спутников созвездия NAVSTAR (GPS) и российских спутников созвездия GLONASS, появились на рынке примерно 15 лет назад. Однако недостаточное число работающих спутников GLONASS препятствовало развитию этого направления — совмещенные приемники рассматривались, скорее, как изделия на перспективу. Примерно с 2005 г. ситуация в сегменте GLONASS стала выправляться и, как следствие, на рынке появилось достаточное число моделей совмещенных приемников. Соответственно, возникла потребность в антеннах, принимающих сигналы обоих частотных диапазонов (в системе GLONASS принято значение центральной частоты, равное 1602 МГц). В настоящее время компания Yageo предлагает только 4 модели пассивных патч-антенн в «больших» габаритных размерах 18х18 и 25х25 мм. В каждом типоразмере есть SMD-исполнение под пайку и исполнение со «штырем».

Параметры совмещенных патч-антенн GPS/GLONASS представлены в таблице 4.

Таблица 4. Параметры совмещенных патч-антенн GPS/GLONASS компании Yageo

Отметим, что если совмещенные антенны диапазонов GPS/GSM или GPS/WiFi представляют собой композицию из двух независимых антенн, размещенных в одном корпусе, то совмещенные антенны GPS/GLONASS представляют собой одну антенну. Но если GPS-антенна представляет собой один полосовой фильтр, то совмещенная антенна GPS/GLONASS представляет собой суперпозицию двух полосовых фильтров с центральными частотами 1575 и 1602 МГц. Иными словами, возможность работы в двух диапазонах обеспечена не за счет простого расширения полосы пропускания GPS-антенны, а за счет параллельного включения еще одного полосового фильтра, в промежутке между частотами 1575 и 1602 МГц принимаемый сигнал подавляется. Сказанное выше иллюстрируется рисунками 10 и 11, на которых представлены графики обратных потерь для GPS-антенны ANT2525B00BT1575A и совмещенной антенны ANT2525B00DT1516A.

Рис. 10. График обратных потерь для GPS-антенны ANT2525B00BT1575A

Сравнивая графики, мы видим, что если полосы пропускания антенн примерно равны (24,5 МГц для GPS-антенны и 23,0/21,1 МГц для совмещенной антенны), то качество выделения требуемых частот отличается на 5…6 дБ, то есть в 3…4 раза. Заметим также, что значение порядка 20 МГц для пассивной GPS-антенны в исполнении «патч» — результат далеко не рекордный в своем классе. Вернувшись к таблице 2, мы видим, что нормой для патч-антенн являются величины 8…10 МГц. Таким образом, можно сделать следующий вывод: параметры совмещенных антенн ожидаемо хуже, чем аналогичные параметры одноканальных антенн при прочих равных условиях. Что касается достаточно скромной номенклатуры, то можно предположить, что дальнейшее развитие совмещенных GPS/GLONASS-приемников приведет к появлению антенн малых размеров 15х15, 12х12 и 10х10.

Антенны для беспроводной связи
частотного диапазона 2,4 ГГц

Прежде чем рассматривать линейку антенн компании Yageo в данном классе, напомним основные приложения частотного диапазона 2,4 ГГц [5]:

Линейка антенн данного класса включает в себя 12 чип-антенн различного размера: 2,0х1,2…12х4 мм. Параметры чип-антенн диапазона 2,4 ГГц приведены в таблице 5.

Таблица 5. Параметры чип-антенн диапазона 2,4 ГГц компании Yageo

Совмещенные антенны GPS/WiFi

Выше обращалось внимание, что совмещенные антенны для приемников спутниковой навигации представляют собой одну антенну, выделяющую сигналы из двух частотных диапазонов. В данном случае мы имеем две независимые антенны, размещенные в одном конструктивном элементе (в данном случае — в одном чипе). Соответственно, антенна имеет и два выхода: навигационный — для подключения к GPS-приемнику и радио — для подключения к WiFi-приемнику. Стоит выделить, как минимум, несколько областей применения антенн данного типа:

Таблица 6. Параметры совмещенных чип-антенн GPS/WiFi компании Yageo

В первую очередь бросается в глаза тот факт, что параметры каждой из антенн хороши даже для одноканальных антенн своего класса. В этом нет ничего удивительного, поскольку, повторимся, в одном чипе размещены две независимые антенны. Комбинирование GPS/WiFi является достаточно новым техническим решением, поэтому в качестве прототипов производитель выбрал лучшие образцы одноканальных антенн.

Чип-антенны для сотовой связи

Линейка изделий компании Yageo в данном классе антенн включает три модели:

Чип-антенны для других частотных диапазонов

Выше мы рассмотрели антенны для наиболее распространенных применений (спутниковая навигация, беспроводная и сотовая связь). В каждом классе компания Yageo предлагает не менее трех различных моделей. Тем не менее, остаются другие приложения радиосвязи, использующие иные частотные диапазоны, для работы в которых Yageo предлагает не обширную номенклатуру изделий, но, как минимум, по одной модели для каждой области. Перечислим эти модели и кратко обозначим сферы их применения:

Отметим также, что в номенклатуре компании присутствуют не только чип-антенны, но и несколько моделей так называемых «металлических» антенн. Компания Yageo предлагает одну модель металлической антенны для GSM-приложений и две модели для частотного диапазона 2,4 ГГц.

Применение антенн линейки Yageo
в различных приложениях

Любые средства беспроводной связи требуют наличия антенны в том или ином исполнении, поэтому перечислять все возможные приложения для антенн линейки Yageo не имеет смысла — придется перечислять все области приложения беспроводных технологий. Для примера остановимся только на двух, с той лишь целью, чтобы показать, что линейки Yageo достаточно для обеспечения потенциально возможных потребностей в «беспроводке» для этих двух приложений.

Автомобильная техника

В современных легковых автомобилях могут найти применение антенны для следующих технологий беспроводной связи:

Интеллектуальные счетчики

На рисунке 12 отображены две основные технологии, которые могут найти применение в системах «умного дома». На уровне «конечный пользователь — концентратор» оптимальной является технология ZigBee и, соответственно, антенны диапазона 2,4 Гц. Использование средств ISM-диапазона на данном уровне не столь привлекательно, но в принципе возможно. Обмен данными на уровне «концентратор — центр контроля» будет оптимальным при использовании средств сотовой телефонии и соответствующих сервисов.

Рис. 12. Применение антенн линейки Yageo в интеллектуальных счетчиках

Заключение

Антенна, безусловно, является одним из наиболее критичных компонентов для высокочастотных приложений, но никак не единственным. Соответственно, компания Yageo предлагает достаточно широкий спектр других высокочастотных компонентов. Среди них можно выделить:

Кроме того, предлагается значительное количество традиционных для Yageo компонентов, таких как резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, предназначеных для работы в высокочастотных диапазонах. Таким образом, подавляющее большинство электронных компонентов, необходимых для высокочастотных приложений, может быть найдено в номенклатуре изделий, предлагаемых компанией Yageo.

Литература

1. ГОСТ 24375-80. Радиосвязь. Термины и определения.

4. Чигиринский Сергей. Особенности и преимущества производства многослойных структур на основе керамики (LTCC, HTCC, MLCC)//Компоненты и технологии, 2009, №11.

5. Козлов Артем. Антенны Pulse для беспроводных систем связи//Беспроводные технологии, 2010, №1.

6. GSM. Статья в Википедии. Страница в Интернете: http://ru.wikipedia.org/wiki/GSM

8. UMTS. Статья в Википедии. Страница в Интернете: http://ru.wikipedia.org/wiki/UMTS

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: passive.vesti@compel.ru

G3VM — серия твердотельных MOSFET-реле от Omron

В твердотельных MOSFET-реле от Omron объединены достижения нескольких технологий — производства светодиодов, фотодиодных ячеек и МОП-транзисторов. Результатом этого стало уменьшение размеров приборов и рассеяния мощности.

Все модели семейства G3VM содержат на выходе пару встречно включенных транзисторов. Это делает реле G3VM практически полными функциональными аналогами электромеханических реле — позволяют коммутировать сигналы постоянного и переменного тока (вне зависимости от полярности сигнала).

В семействе реле G3VM представлены серии для поверхностного монтажа и для монтажа в отверстия, а также реле в миниатюрных корпусах для основных популярных диапазонов напряжений нагрузки. В серии семейства G3VM входят реле наиболее распространенных типов конфигураций контактов: 1A, 2A, 1B, 2B, 1C.

MOSFET-реле — идеальный выбор для решения таких телекоммуникационных задач как занятие и переключение линии, рычажное переключение, организация доступа к данным, цепи управления линейными трансформаторами. В системах, которые должны обладать высокой надёжностью и долговечностью, например в мини-АТС, G3VM — идеальное решение для использования в интерфейсах абонентской линии, мультиплексорах и маршрутизаторах, в локальных сетях и оконечных сетевых устройствах, включая телеприставки. Отличные рабочие характеристики и меньшая стоимость MOSFET-реле позволяют использовать их в качестве альтернативы герконовым реле в таком оборудовании как охранные детекторы движения и в другом следящем оборудовании систем аварийной сигнализации.

Особенности и преимущества

Источник