آنتن پچ مستطیلی (Rectangular Patch Antenna)، در فیزیک (Physics)
انواع آنتن ها (Antenna) را در آموزش زیر شرح دادیم :
آنتن پچ مستطیلی (Rectangular Patch Antenna) :
آنتن پچ مستطیلی (Rectangular Patch Antenna) رایج ترین و پرکاربردترین نوع آنتن میکرواستریپ است. این آنتن از یک صفحه رسانای مستطیلی شکل بر روی یک زیرلایه دی الکتریک تشکیل شده است. دلیل محبوبیت آن، سادگی تحلیل، ساخت آسان، و عملکرد قابل قبول برای بسیاری از کاربردها است. ابعاد پچ مستطیلی معمولا حدود نصف طول موج درون دی الکتریک است.
طول پچ
\[ L \]پارامتر اصلی تعیین کننده فرکانس تشدید است. رابطه تقریبی برای طول به صورت
\[ L \approx \frac{c}{2f\sqrt{\epsilon_{eff}}} - 2\Delta L \]است، که
\[ \epsilon_{eff} \]ثابت دی الکتریک مؤثر و
\[ \Delta L \]تصحیح طول ناشی از میدان های حاشیه ای (Fringing Fields) است. میدان های حاشیه ای در لبه های پچ باعث می شوند که پچ از نظر الکتریکی کمی بلندتر از بعد فیزیکی خود به نظر برسد.
عرض پچ
\[ W \]بر امپدانس ورودی، پهنای باند و بازده تشعشعی تأثیر می گذارد. یک قانون تجربی برای انتخاب
\[ W \]به صورت
\[ W = \frac{c}{2f}\sqrt{\frac{2}{\epsilon_r+1}} \]است. با افزایش عرض، پهنای باند افزایش می یابد، اما احتمال تحریک مدهای مرتبه بالاتر نیز بیشتر می شود. معمولا
\[ W \]کمی بزرگتر از
\[ L \]انتخاب می شود.
مکانیسم تشعشع در پچ مستطیلی عمدتا از دو لبه (لبه های در امتداد عرض) ناشی می شود. این دو لبه مانند دو شکاف (Slot) موازی عمل می کنند که با فاصله
\[ L \]از هم قرار دارند و با اختلاف فاز ۱۸۰ درجه تغذیه می شوند. این دو شکاف یک آرایه دو المانی تشکیل می دهند که در جهت عمود بر صفحه پچ (راستای
\[ \theta = 0 \]) تشعشع بیشینه دارد.
قطبش آنتن پچ مستطیلی خطی و در راستای عرض پچ است. بهره آن معمولا بین ۵ تا ۸ دسی بل است. پهنای باند آن محدود (معمولا ۱-۳٪) و امپدانس ورودی آن به محل تغذیه بستگی دارد. با تغذیه در لبه، امپدانس بالا (۱۵۰-۳۰۰ اهم) و با تغذیه در داخل (با پروب) امپدانس کاهش می یابد. نقطه ای با امپدانس ۵۰ اهم در فاصله ای از مرکز قابل یافتن است.
