Як працює мікросхема антени?

Існує багато посібників по використанню мікросхемних антен, з балунами та без них, міркуванням компонування друкованої плати тощо, але мені не вдалося знайти жодної інформації про те, як мікросхемні антени працюють на фундаментальному рівні та як вони виготовляються.

Чи може хто-небудь надати якусь інформацію або посилання на додаткову інформацію?

antenna pcb-antenna

— Даніель Шулер
джерело

Я не можу дати однозначної відповіді, оскільки різні джерела інформації визначають або DRA, або різні конструкції мікросхем. Хороша відповідь мала б охопити кілька основних схем дизайну.

— Sparky256

Як я знаю, мікросхеми антени часто спечені керамічні з внутрішніми та / або поверхневими радіопровідниками. Як вони працюють - досить гарне питання. Безумовно, багато CAD йде на аналіз конструкцій ...

— user2943160

Пов’язаний, але не відповідає на питання: ham.stackexchange.com/questions/1700/…

— користувач2943160

Розумний вступ з Таййо Юден

— Пітер Сміт

Дещо пов'язаний компонент у складніших конструкціях антени на монтажі на поверхню: molex.com/molex/products/datasheet.jsp?part=active/…

— користувач2943160

Відповіді:

$\dfrac{\lambda} {\sqrt{\epsilon}}$ $\epsilon$

Такі резонатори мають властивості, подібні до класичних дипольних антен. Шаблон випромінювання типової мікросхемної антени (праворуч, джерело ) практично ідентичний шаблону диполя (зліва, джерело ):

(обидві антени орієнтовані вертикально, і так само секції з випромінюванням)

Різниця полягає в тому, що замість металевої конструкції стояча хвиля в мікросхемі створюється всередині діелектричної мікросхеми з постійною постійною прохідністю. Це приносить дві основні переваги:

висока проникність зменшує розмір антени на однакову довжину хвилі
З підвищенням частоти металеві конструкції стають все більш втратними, діелектричні резонатори не зазнають цих втрат

Через ці властивості мікросхемні антени часто використовуються в мобільних і високочастотних додатках, таких як радіостанції GPS або 2,4 ГГц.

Для подальшого читання я рекомендую цю примітку до програми TI, в якій обговорюється багато різних конструкцій антен на друкованій платі, включаючи 3 різні антени:

— Дмитро Григор’єв
джерело

Хоча антени PCB мають досить очевидну конструкцію, ви майже не торкнулися виробничого та фізичного складу мікросхем антен. Будь ласка, прикрийте це, щоб повністю відповісти на питання.

— користувач2943160

На жаль, я не думаю, що така інформація буде доступна у відкритих джерелах, і я не працюю для Vishay. Мікросхеми в основному є керамічними конденсаторами, але складова композиції та деталі процесу, ймовірно, є комерційною таємницею.

— Дмитро Григор’єв

Прикрийте, будь ласка, що "в основному керамічні конденсатори" у своїй відповіді? Звичайно, саме точні діелектрики та виробничі процеси є комерційною таємницею, але в цих концепціях десь мають бути посилання.

— користувач2943160

Ця відповідь все ще не стосується виготовлення мікросхем антен.

— користувач2943160

Баунті нагороджений тим, що на це запитання не було залучено жодних інших відповідей (окрім мого, сьогодні), і на баунті залишилось дві години.

— користувач2943160

Щоб обговорити виробництво та структуру мікросхем антен, розглянемо спочатку кілька зображень антен з очевидними схемами металізації:

AM11DP-ST01 * від Mitsubishi Materials :

Там в цілому лінія цих антен з видимої зовнішньої металізацією для широкої або вузької роботи програми. Найменший, AM03DG-ST01 , опускається приблизно до 3,2 мм.

Серцевиною цих антен є власна керамічна сполука, описана в маркетинговій розмитості лінійки виробів антени як:

Наземні діелектричні мікросхемні антени є результатом гармонізації нашого багаторічного досвіду керамічних матеріалів та технологічних технологій для високочастотних застосувань, а також передових технологій RF дизайну.

Однак ці антени не потрібно будувати з жорстких керамічних підстав. Наприклад, Molex 47948-0001 із "LCP-LDS, Vectra E840ILDS , 40% мінеральним наповненим LDS" як основний структурно-діелектричний матеріал:

Тут металізація для антени додається до наповненого мінералом полімеру в процесі, відомому як Лазерне пряме структурування. У цьому процесі (завантаження презентації PDF) геометрії тонкої точності визначаються шляхом позначення лазерним матеріалом для лиття під тиском, після чого прикріплення провідних матеріалів до позначених ділянок. Цей електропровідний матеріал дозволяє безелектрично покрити мідь / нікель / золото, щоб сформувати повну металізацію структури антени. Крім того, ця антена розроблена таким чином, що не потребує зазору на площині заземлення, що дозволяє встановлювати її з компонентами на протилежній стороні, екранованій внутрішньою площиною заземлення в друкованій платі.

Що стосується загадкових мікросхем матеріалу, які, можливо, легше розпізнаються як антени з керамічної мікросхеми , очевидно, що комерційні проекти не опублікують дизайн внутрішніх металевих конструкцій. Щоб побачити всередині цих шматочків кераміки, комусь потрібно опублікувати дизайн делікатних металевих плівок, нанесених усередині матеріалу, перед тим як спікання. Місце для цього: наукові журнали.

Починаючи із знайомої прямокутної конструкції призми для дводіапазонної роботи 900 МГц та 2100 МГц:

Ще одна така конструкція для роботи UMTS (1920-2170 МГц), яка використовує металізацію всередині керамічного носія:

Існує також циліндрична керамічна конструкція з металізацією поверхні для дводіапазонних програм 2,4 ГГц і 5 ГГц WiFi:

Кінцева конструкція металізації поверхні, заснована на нанесенні поверхні на прямокутну призму керамічного діелектрика для роботи ISM 2,4 ГГц:

$\epsilon_r$ $f = 300MHz$ $\lambda = 100 cm$ $f = 5GHz$ $\lambda = 6 cm$

— користувач2943160
джерело