Калькулятор микрополосковой патч-антенны

Калькулятор позволяет определить длину и ширину микрополосковой патч-антенны по рабочей частоте, диэлектрической проницаемости и высоте подложки. Размеры патча рассчитываются по приведённым ниже формулам.

Введите значения и нажмите «Рассчитать», чтобы получить результат
Введите значение диэлектрической проницаемости (εᵣ)
Введите значение высоты подложки (h)
мм
Введите значение рабочей частоты (f₀)
Гц
Результат:
Ширина патча (W)
мм
Длина патча (L)
мм

Формулы для расчёта микрополосковой патч-антенны

Расчёт ведётся по следующим формулам :

Ширина патча (W):

где c — скорость света в вакууме (3·10⁸ м/с), f₀ — частота в Гц.

Эффективная диэлектрическая проницаемость (εᵉᶠᶠ):

Эффективная длина (L_eff):

Удлинение длины (ΔL) за счёт краевого эффекта:

Фактическая длина патча (L):

Обозначения параметров:

f₀ — резонансная частота (в ГГц);

W — ширина патча (в мм);

L — длина патча (в мм);

h — высота подложки (в мм);

εᵣ — относительная диэлектрическая проницаемость подложки; c — скорость света (≈ 3·10⁸ м/с).

Что такое микрополосковая патч-антенна?

Микрополосковая патч-антенна представляет собой проводящую пластину (патч), вытравленную на диэлектрической подложке. Эта подложка установлена на заземляющей плоскости из металла с высокой проводимостью (обычно медь). Данный тип антенны работает на высоких частотах. Мощность для излучения сигналов подаётся через микрополосковую линию, подключённую к патчу.

Для достижения более высокой эффективности и большей полосы пропускания следует выбирать диэлектрический материал с низкой диэлектрической проницаемостью. Такие антенны могут работать на двух частотах и обеспечивать линейную и круговую поляризацию.

Микрополосковые патч-антенны стали чрезвычайно полезными, поскольку их можно непосредственно печатать на печатной плате, что делает устройство компактным и лёгким. Они просты в изготовлении, благодаря чему находят широкое применение в мобильной связи, спутниковой связи и даже в GPS, так как обеспечивают удобное слежение за транспортными средствами и устройствами.

Процесс расчёта микрополосковой патч-антенны

Расчёт выполняется в несколько шагов:

Шаг 1: Расчёт ширины (W) Ширина вычисляется по первой формуле, приведённой выше, исходя из частоты и диэлектрической проницаемости.

Шаг 2: Расчёт эффективной диэлектрической проницаемости (εᵉᶠᶠ) Она рассчитывается по второй формуле с учётом высоты подложки, диэлектрической проницаемости и уже вычисленной ширины.

Шаг 3: Расчёт эффективной длины (L_eff) Определяется по третьей формуле с использованием эффективной диэлектрической проницаемости.

Шаг 4: Расчёт удлинения длины (ΔL) Вычисляется по четвёртой формуле, учитывающей краевые эффекты.

Шаг 5: Расчёт фактической длины патча (L) Окончательная длина получается вычитанием удвоенного удлинения из эффективной длины.