เสาอากาศของชิปทำงานอย่างไร

มีคำแนะนำมากมายเกี่ยวกับการใช้เสาอากาศแบบชิปโดยมีและไม่มี baluns การพิจารณาเลย์เอาต์ PCB ฯลฯ แต่ฉันไม่สามารถค้นหาข้อมูลใด ๆ เกี่ยวกับวิธีการทำงานของเสาอากาศชิปในระดับพื้นฐานและวิธีการผลิต

ทุกคนสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกหรือลิงก์ไปยังข้อมูลเพิ่มเติมได้หรือไม่

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

แร่ดังกล่าวมีคุณสมบัติคล้ายกับเสาอากาศไดโพลคลาสสิก รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศชิปทั่วไป (ด้านขวา, แหล่งที่มา ) จะเหมือนกันกับรูปแบบของไดโพล (ทางซ้าย, แหล่งที่มา ):

(เสาอากาศทั้งสองอยู่ในแนวตั้งและเป็นส่วนของรูปแบบการแผ่รังสี)

ความแตกต่างคือแทนที่จะเป็นโครงสร้างโลหะคลื่นนิ่งในเสาอากาศของชิปถูกสร้างขึ้นภายในชิปอิเล็กทริกที่มีค่าคงที่การอนุญาตสูง สิ่งนี้นำมาซึ่งข้อได้เปรียบหลักสองประการ:

• ความเปราะบางสูงช่วยลดขนาดของเสาอากาศสำหรับความยาวคลื่นเดียวกัน
• โครงสร้างโลหะสูญเสียมากขึ้นเรื่อย ๆ ตามความถี่ที่เพิ่มขึ้นตัวสะท้อนแสงไดอิเล็กทริกไม่ได้รับความสูญเสียเหล่านี้

เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้เสาอากาศชิปจึงมักใช้ในแอปพลิเคชันมือถือและความถี่สูงเช่น GPS หรือวิทยุ 2,4 GHz

สำหรับการอ่านเพิ่มเติมฉันขอแนะนำแอปพลิเคชั่น TIนี้ซึ่งกล่าวถึงการออกแบบเสาอากาศ PCB ที่แตกต่างกันมากมายรวมถึงเสาอากาศชิป 3 แบบ:

เพื่อหารือเกี่ยวกับการผลิตและโครงสร้างเสาอากาศของชิปให้พิจารณาภาพแรกของเสาอากาศด้วยรูปแบบการชุบโลหะที่เห็นได้ชัด:

จากวัสดุของมิตซูบิชิAM11DP-ST01 * :

เสาอากาศเหล่านี้มีทั้งเส้นด้วยการขึ้นรูปโลหะภายนอกที่มองเห็นได้สำหรับการใช้งานที่กว้างหรือแคบ AM03DG-ST01 ที่เล็กที่สุดมีขนาดความยาว 3.2 มม .

แกนกลางของเสาอากาศเหล่านี้เป็นสารประกอบเซรามิกที่เป็นกรรมสิทธิ์ซึ่งอธิบายไว้ในการประกาศแจ้งทางการตลาดของสายผลิตภัณฑ์เสาอากาศดังนี้:

เสาอากาศชิพอิเล็กทริกแบบยึดกับพื้นผิวเป็นผลมาจากการผสานประสบการณ์อันยาวนานของเราในเทคโนโลยีวัสดุและกระบวนการเซรามิกสำหรับการใช้งานความถี่สูงพร้อมกับเทคโนโลยีการออกแบบ RF ที่ทันสมัย

อย่างไรก็ตามเสาอากาศเหล่านี้ไม่จำเป็นต้องสร้างจากฐานเซรามิกที่แข็งแรง ตัวอย่างเช่น Molex 47948-0001 ที่มี "LCP-LDS, Vectra E840ILDS , เกรด LDS ที่เติมแร่ 40%" เป็นวัสดุโครงสร้าง / อิเล็กทริกหลัก:

ที่นี่โลหะสำหรับเสาอากาศจะถูกเพิ่มลงในโพลิเมอร์ที่เต็มไปด้วยแร่ในกระบวนการที่เรียกว่า Laser Direct Structuring ในกระบวนการนี้(ดาวน์โหลดงานนำเสนอ PDF)รูปทรงเรขาคณิตที่มีความแม่นยำสูงถูกกำหนดโดยการทำเครื่องหมายวัสดุฉีดขึ้นรูปด้วยเลเซอร์จากนั้นแนบวัสดุที่เป็นสื่อนำไฟฟ้าไปยังพื้นที่ที่ทำเครื่องหมายไว้ วัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้านี้ช่วยให้การชุบทองแดง / นิกเกิล / ทองด้วยไฟฟ้าแบบไม่ใช้ไฟฟ้าเพื่อสร้างโครงสร้างโลหะที่สมบูรณ์สำหรับโครงสร้างเสาอากาศ นอกจากนี้เสาอากาศนี้ได้รับการออกแบบให้ไม่ต้องมีระยะห่างจากระนาบพื้นทำให้สามารถติดตั้งกับชิ้นส่วนที่อยู่ทางด้านตรงข้ามที่ถูกป้องกันด้วยระนาบกราวน์ด้านในใน PCB

ในหัวข้อของชิปเศษวัสดุที่อาจเป็นที่ยอมรับได้ง่ายในฐานะเสาอากาศเศษเซรามิกนั้นไม่น่าที่การออกแบบเชิงพาณิชย์จะมีการออกแบบโครงสร้างโลหะภายในที่เผยแพร่ หากต้องการดูชิ้นส่วนเซรามิกเหล่านี้ใครบางคนจำเป็นต้องเผยแพร่การออกแบบฟิล์มโลหะที่ละเอียดอ่อนที่สะสมอยู่ภายในวัสดุก่อนที่จะทำการซินเทอร์ สถานที่สำหรับ: วารสารวิจัย

เริ่มต้นด้วยการออกแบบปริซึมสี่เหลี่ยมที่คุ้นเคยสำหรับการใช้งานแบบดูอัลแบนด์ 900MHz และ 2100MHz:

การออกแบบดังกล่าวอีกครั้งสำหรับการดำเนินการ UMTS (1920-2170MHz) ที่ใช้การขึ้นรูปโลหะภายในผู้ให้บริการเซรามิก:

นอกจากนี้ยังมีการออกแบบเซรามิกทรงกระบอกพร้อมการชุบผิวโลหะสำหรับการใช้งานแบบ dual-band 2.4GHz และ 5GHz WiFi:

การออกแบบพื้นผิวโลหะขั้นสุดท้ายโดยยึดตามพื้นผิวบนปริซึมสี่เหลี่ยมของเซรามิกอิเล็กทริกสำหรับการดำเนินการ ISM 2.4GHz:

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