Nella lezione precedente:



Abbiamo introdotto alcune antenne a riflettore di base
In particolare le parabole; definizione di parametri di
efficienza
Alcuni metodi per migliorare l’efficienza:
antenne offset
 antenne Cassegrain


Introduzione alle antenne planari
Caratteristiche dei modi “quasi-TEM”
 Progetto di un’antenna in microstriscia in polarizzazione
lineare

Antenne in Microstriscia per banda più larga
Configurazioni a “stack”: una patch principale ed una (o più)
parassite impilate, con frequenze di risonanza lievemente
dissimili
Antenne fessurate
Caratteristiche Slot-Line
Caratteristiche Guide complanari
Complanari
 Complanari “backed Conductor”
 Complanari con piani di massa finiti

In entrambi i casi si può sfruttare
il concetto delle correnti
magnetiche nelle fessure per
valutare il campo irradiato
-
+
-
Jz
Il campo irradiato da una guida complanare è quello di due
fessure accoppiate
Antenne fessurate
Antenna Slotline “Vivaldi”
Z(x)
Zair377
zo(x)
L
x
0
 x   z L    
 
z o x   z o 0 exp  ln  o
 L   z o 0   

 
Per linee TEM a rastremazione esponenziale esiste una
forma chiusa per l’impedenza caratteristica
Ma le linee fessurate non sono TEM...
Possibilità: sintetizzare un profilo che abbia un andamento di
impedenza caratteristica esponenziale
In pratica: si segmenta in un numero finito di tratti la linea, ed
in ciascun tratto si determina la larghezza che occorrerebbe
avere per “emulare” il valore di una linea esponenziale
Antenne fessurate
L
wsa
wm
d
ls
Quindi:
se si assume che la linea sia chiusa su 377,
w
e si stabilisce qual è il coeff. di riflessione
voluto all’ingresso, si sono fissati lunghezza e
larghezze finali delle fessure
s
lm
Si procede quindi nel calcolare le larghezze intermedie come
indicato nella slide precedente
0
-5
-10
-15
S11 [dB]
Limiti di banda maggiori posti
dalla transizione tra slot ed una
linea standard (es.
microstriscia)
CST MWStudio
CST
-20
-25
Experiment
-30
HFSS
-35
Theory
HFSS
Transition+AnalyticalTSA
-40
-45
1
2
3
4
Frequency [GHz]
5
6
Antenne fessurate: antenna complanare
Modo dispari (solitamente parassita)
Electric Field
Magnetic Field
Electric Wall
Antenne fessurate: antenna complanare
Modo pari
Electric Field
Magnetic Field
Magnetic wall
Possibilità di “sintonizzare” indipendentemente modo pari e
modo dispari
Il modo dipari è quello indicato per il funzionamento da
antenna; il modo pari può essere sfruttato per fare per es. il
risonatore di un oscillatore o di un filtro
Antenne ad apertura: spettro onde piane
Abbiamo visto come usare il th. Di equivalenza e le correnti
magnetiche per trattare un’apertura
Per conoscere le correnti magnetiche si può ipotizzare che il
campo sull’apertura è quello che si avrebbe anche in assenza
del piano metallico dell’apertura: approssimazione di Kirchhoff
Approssimazione valida solo se l’apertura è molte lunghezza
d’onda
x
Il campo per z>0 può essere
rappresentato in molti modi:
z
rappresentazione utile è come
y
sovrapposizione di onde piane che
si propaghino in differenti direzioni
Antenne ad apertura: spettro onde piane
Abbiamo visto come le eq. Di Maxwell si algebrizzino per le
onde piane
Posto
k  uu x  vu y  wu z
chiaramente k 2   2   u 2  v 2  w2
Quindi due sole componenti di k sono indipendenti
Potremo scrivere il campo E per z>0 come sovrapposizione di
onde piane
 
ˆ u, v e  jwz e  j (ux vy ) dudv
E( x, y, z )    E
 
Perché sia possibile, occorre e basta che il campo così
ottenuto coincida (nelle sue componenti tangenziali) con
quello di partenza sul piano z=0 (unicità)
Antenne ad apertura: spettro onde piane
 
E x ( x, y,0)    Eˆ x u , v e  j (ux vy ) dudv
Quindi ponendo z=0
 
 
E y ( x, y,0)    Eˆ y u , v e  j (ux vy ) dudv
 
Queste mostrano che i campi tangenziali in z=0 sono legate
attraverso una trasformata doppia di Fourier alle componenti
di E spettrali, per cui antitrasformando
Eˆ x u , v  
Eˆ y u, v  
1
4 2
1
4 2
 
j (ux  vy )
E
(
x
,
y
,
0
)
e
dudv
  x
 
 
j (ux vy )
E
(
x
,
y
,
0
)
e
dudv
  y
 
Chiaramente l’integrazione può essere limitata alla sola
apertura
Antenne ad apertura: spettro onde piane
La componente Ez non è indipendente, dovendo essere la
divergenza nulla, ovvero (dopo l’algebrizzazione)
Eˆ z  
Notate poi che
Eˆ x u  Eˆ y v
w
w  k 2  u2  v2
Durante l’integrazione può assumere valori reali o immaginari:
nel piano u,v si individua una circonferenza
v
u2  v2  k 2
Che distingue le due possibilità;
CG
G
All’interno di G (detto dominio visibile) tutte le quantità sono
reali; all’esterno (complemento a G) w è immaginario: l’onda
di propaga parallelamente a z=0 e si attenua
esponenzialmente per z>0: potenza REATTIVA dell’antenna
u
Antenne ad apertura: spettro onde piane
Noto lo spettro, il campo lontano si può dimostrare essere
 jkr
e
ˆ ( , )
Er   2jk cosE
r
Avendo definito i coseni direttori
  sin cos   sinsin
Quindi ritroviamo che la caratteristica è legata alla trasformata
doppia di Fourier del campo tangente all’apertura!
Inoltre, il tipo di coseni direttori che compaiono
nell’espressione fa si’ che lo spettro in questione è nel
dominio G
Cenni propagazione
Onde di Terra: diffratte dalla curvatura terrestre;
propagazione per 3-4000km; onde metriche e
chilometriche



Onde troposferiche (bassa atmosfera fino a 15km):
scattering troposferico (disomogenietà locali; distanze
fino a 1000 km; onde sotto i 10m)
condotti troposferici (guidaggio di onde sotto i 3m per
1000 km)
Onde ionosferiche (alta atmosfera: 60-600km):
riflessione per onde più lunghe di 10m (4000 km su
singola riflessione
scattering da disomogeneità o tracce meteoriche per
onde sotto i 10m con distanze di circa 2000km