Bagaimana cara kerja antena chip?

Ada banyak panduan untuk menggunakan antena chip, dengan dan tanpa baluns, pertimbangan tata letak PCB, dll., Tetapi saya tidak dapat menemukan informasi tentang cara kerja antena chip pada level fundamental, dan bagaimana mereka diproduksi.

Adakah yang bisa memberikan wawasan, atau tautan ke informasi lebih lanjut?

Antena resonator dielektrik , yang biasa disebut chip , bekerja dengan menciptakan gelombang berdiri medan listrik dari frekuensi tertentu. Secara teknis, itu adalah resonator rongga di mana rongga antara permukaan konduktif diisi oleh inti keramik. Mode osilasi aktual akan ditentukan oleh geometri antena. Dalam kasus yang paling sederhana, geometri akan menjadi dua pelat paralel yang diberi spasi oleh dari dielektrik (di manaϵadalah konstanta dielektrik), untuk mengakomodasi satu gelombang berdiri penuh:$\dfrac{\lambda} {\sqrt{\epsilon}}$$\epsilon$

Resonator semacam itu memiliki sifat yang mirip dengan antena dipol klasik. Pola radiasi antena chip tipikal (di sebelah kanan, sumber ) praktis identik dengan pola dipol (di sebelah kiri, sumber ):

(kedua antena diorientasikan secara vertikal, dan begitu pula bagian pola radiasi)

Perbedaannya adalah bahwa alih-alih struktur logam, gelombang berdiri di antena chip dibuat di dalam chip dielektrik dengan konstanta permitivitas tinggi. Ini membawa dua keuntungan utama:

• permitivitas tinggi mengurangi ukuran antena untuk panjang gelombang yang sama
• struktur logam menjadi semakin hilang seiring dengan meningkatnya frekuensi, resonator dielektrik tidak mengalami kerugian tersebut

Karena sifat-sifat ini, antena chip sering digunakan dalam aplikasi mobile dan frekuensi tinggi, seperti GPS atau radio 2,4 GHz.

Untuk bacaan lebih lanjut, saya akan merekomendasikan aplikasi TI ini yang membahas berbagai desain antena PCB, termasuk 3 antena chip yang berbeda:

Untuk membahas pembuatan dan struktur antena chip, pertimbangkan terlebih dahulu beberapa gambar antena dengan pola metaliasi yang jelas:

Dari Mitsubishi Materials, AM11DP-ST01 * :

Ada seluruh garis antena ini dengan metalization eksternal yang terlihat untuk operasi aplikasi yang luas atau sempit. Yang terkecil, AM03DG-ST01 , panjangnya sekitar 3,2mm.

Inti dari antena ini adalah senyawa keramik eksklusif yang dijelaskan dalam uraian pemasaran lini produk antena sebagai:

Antena chip dielektrik yang dapat dipasang di permukaan merupakan hasil menyelaraskan pengalaman panjang kami dalam bahan keramik & teknologi proses untuk aplikasi frekuensi tinggi bersama-sama dengan teknologi desain RF mutakhir.

Namun, antena ini tidak perlu dibangun dari dasar keramik yang kaku. Misalnya, Molex 47948-0001 dengan "LCP-LDS, Vectra E840ILDS , 40% kadar LDS diisi mineral" sebagai bahan struktural / dielektrik utama:

Di sini, metalization untuk antena ditambahkan ke polimer yang diisi mineral dalam proses yang dikenal sebagai Laser Direct Structure. Dalam proses ini (mengunduh presentasi PDF) , geometri berpresisi halus didefinisikan dengan menandai bahan cetakan injeksi dengan laser, kemudian menempelkan bahan konduktif ke area yang ditandai. Bahan konduktif ini memungkinkan pelapisan tanpa listrik dari tembaga / nikel / emas untuk membentuk metalization lengkap untuk struktur antena. Selain itu, antena ini dirancang untuk tidak memerlukan ground-plane clearance, yang memungkinkannya untuk dipasang dengan komponen di sisi yang berlawanan dilindungi oleh pesawat ground interior di PCB.

Pada topik chip misterius dari bahan yang mungkin lebih mudah dikenali sebagai antena chip keramik , jelas tidak mungkin bahwa desain komersial akan memiliki desain struktur logam internal yang diterbitkan. Untuk melihat bagian dalam keramik ini, seseorang harus mempublikasikan desain film logam halus yang disimpan di dalam bahan sebelum disinter. Tempat untuk itu: jurnal penelitian.

Dimulai dengan desain prisma persegi panjang yang sudah dikenal untuk operasi dual-band 900MHz dan 2100MHz:

Desain lain yang serupa untuk operasi UMTS (1920-2170MHz) yang menggunakan metalization di dalam pembawa keramik:

Ada juga desain keramik silinder dengan permukaan metalized untuk aplikasi dual-band 2.4GHz dan 5GHz WiFi:

Desain metalisasi permukaan akhir berdasarkan deposisi permukaan pada prisma persegi panjang dielektrik keramik untuk operasi ISM 2.4GHz:

Mengingat beragamnya pola logam interior dan eksterior yang digunakan, hampir dapat dipastikan bahwa opsi yang tersedia untuk antena miniatur tidak menggunakan desain dominan apa pun. Penggunaan tinggi$\epsilon_r$bahan curah (5-50) memungkinkan terciptanya antena resonator dielektrik yang secara signifikan lebih kecil dari panjang gelombang frekuensi yang diminati dalam ruang bebas (pada$f = 300MHz$, $\lambda = 100 cm$; di$f = 5GHz$, $\lambda = 6 cm$).