شکل ۲-۸: آنتن اسلات حلقوی[۱].

• • آنتن اسلات باریک شونده ^[۳۴]

یک آنتن اسلات باریک شونده، همانطور که در شکل ۲-۹ مشاهده می­ شود. عموما شامل یک اسلات باریک شونده است که به یک فلز روی زیرلایه متصل است. این کار هم با یک زیر لایه وهم بدون آن صورت می پذیرد . پهنای اسلات به آرامی از نقطه تغذیه زیاده شده و انتهای آن عموماً بزرگتر از می باشد. با توجه به این که طول این آنتن ها بزرگتر است لذا در فرکانس­های میلیمیمتری می­توانند مورد استفاده قرار گیرند. این آنتن از نوع آنتن­های موج حرکتی انتها آتش^[۳۵] می­باشد. ساختار این آنتن، یک موج سطحی را پشتیبانی می کند که این موج تا انتهای ساختار انتشار یافته و در انتها تشعشع می­ کند. سرعت فاز موج سطحی کمتر از سرعت نور است لذا این آنتن یک ساختار موج آرام است. شناخت خواص کمک بزرگی به طراحی آنتن می کند . امپدانس ورودی ثابت، بازده بالا، پترن تشعشعی متفاوت، سبکی و پهنای باند زیاد از مهمترین خواص این آنتن می­باشند . برای بالا بردن پهنای باند باید تطبیق امپدانسی کاملی را هم در خط تغذیه و هم در انتهای اسلات داشته باشیم. روش­های مختلف افزایش پهنای باند بستگی به انتخاب روش تغذیه دارد. نتایج تجربی در مقالات مختلف نشان می­ دهند که امپدانس، پهنای باند و پترن تشعشی عموما متاثر از پارامترهایی همچون انحناء، وطول اسلات می باشد. بازده آنتن با ضخامت زیر لایه دی الکتریک و ثابت دی الکتریک معین می شود. در این آنتن­ها وقتی ثابت دی الکتریک بزرگ باشد میدان به درون اسلات محدود می شود و از این آنتن به عنوان خط انتقال می توان استفاده کرد، اما وقتی مقدار ثابت دی الکتریک پایین است میدان به بیرون از اسلات تشعشع می­یابد و ساختار بصورت آنتن تشعشع می­ کند. شکل ۲-۱۰ سه نوع مختلف آنتن TASرا نشان می­دهد. این آنتن­ها به ترتیب عبارتند از آنتن Vivaldi(باریک شونده نمایی)، آنتن LTSA(باریک شونده خطی) و CWSA(پهنا ثابت بوده و حالت باریک شونده ندارد]۱[.

۳۹
شکل ۲-۹: آنتن اسلات باریک شونده]۱[.
شکل ۲-۱۰: انواع آنتهای باریک شونده: (الف) Vivaldi. (ب). LTSA (ج)] CWSA1[.
۲-۲ آنتن تک قطبی چاپی^[۳۶]
۲- ۲-۱ معرفی و ساختار آنتن تک قطبی چاپی
آنتن های میکرواستریپی با یک صفحه زمین کامل دارای پهنای باند بسیار کمی می­باشد زیرا کامل بودن صفحه زمین و پوشش سرتاسری ساختار باعث بزرگتر شدن خازن های تزویجی و ضریب کیفیت سیستم می-باشد. بنابراین برای حل این مشکل ساختار زمین آنتن تغییر یافته است و ساختار زمین کامل تبدیل به ساختار زمین ناقص می­ شود. این آنتن در شکل۲-۱۱ ارائه شده است. به طوریکه کل بخش تشعشعی آنتن از زیر پوشش صفحه زمین خارج شده و همان مقدار فاصله ما بین لبه بالایی صفحه زمین و لبه پایینی پچ تشعشعی (همان فاصله فضایی^[۳۷] در حالت آنتن­های تک قطبی ایستاده) پا برجا بماند. تحقیقات بسیاری در این زمینه انجام شده و نتایج آن نشان داده است که با این روش، مقدار ضریب کیفیت سیستم بسیار پایین آمده و پهنای باند آنتن به صورت قابل ملاحظه ای افزایش می­یابد]۲۲٫[
۴۰
شکل ۲- ۱۱ : ساختار آنتن تک­قطبی چاپی میکرواستریپی با پارامترهای تعریف کننده آن]۲۲[.
باتوجه به شکل مشخص است که طول صفحه زمین بسیار کاسته شده و با مقدار L_g تنها بخش ابتدایی خط تغذیه کننده میکرواستریپی را پوشش داده می­­دهد. همچنین فاصله افقی ما­بین لبه زمین و لبه پایینی پچ تشعشعی در شکل با پارامتر L_gap مشخص است. که این فاصله عامل بسیار مهمی در تعیین و کنترل مشخصات امپدانسی آنتن به شمار می­رود. در اینچنین ساختاری، پارامتر L_gap بدین صورت بررسی می­ شود که وقتی مقدار آن عوض می­ شود آنگاه فاصله های دو لبه تشعشعی مورد نظر در پچ تشعشعی ( لبه بالایی و پایینی) با لبه بالایی صفحه زمین بصورت مجزا تغییر می­ کنند و بنابراین خازن­های معادل بین این نقاط نیز بطور مستقل و به حالت غیر قابل فرمول بندی تغییر می­یابند. در کل می­توان گفت که با تغییر این فاصله می­توان پهنای باند و قدرت رزونانسی هر دو لبه رزونانس کننده آنتن را تحت کنترل داشت. مطمئناَ در مقایسه با یک آنتن میکرواستریپی با زمین کامل، در این حالت مقدار فاصله ها خیلی بیشتر بوده (مثلاَ بین لبه­های بالایی پچ تشعشعی و صفحه زمین) و خازن­های معادل و بهمراه آن ضریب کیفیت سیستم بسیار پایین خواهد بود. در نتیجه هر لبه تشعشعی پچ آنتن با مشخصه پهن باندی رزونانس خواهد کرد و در صورت کمی دقت در طراحی این دو رزونانس همپوشانی کرده و پهنای باند بسیار بالایی را فراهم خواهند کرد]۲۲[.
با در نظر داشتن ساختار ارائه شده در شکل ۲-۱۱ و فرض استفاده از یک زیرلایه ثابت، می­توانیم بگوییم که سه پارامتر اصلی این آنتن عبارتند از طول (L_Patch) و عرض (W_Patch) پچ تشعشعی و همچنین فاصله هوایی L_gap که قبلاَ تشریح شد. در بسیاری از تحقیقات انجام گرفته در سالهای اخیر دراین زمینه،‌ هنگام طراحی آنتن برای دستیابی به فرکانس لبه پایینی مورد نظر در باند، ابتدا پارامتر L_Patch و سپس W_Patch را بهینه سازی می­ کنند و تقریباَ همزمان با این عمل بهینه سازی، ‌پارامتر دیگر، L_gap، نیز بررسی شده و بهینه می­ شود. مقدار اولیه این پارامترها به نوعی در نظر گرفته می­شوند که لبه کناری (در راستای محور y) پچ تشعشعی تا رسیدن به لبه زمین تقریباَ برابر ربع طول موج مربوط به فرکانس پایین باند باشد. البته این شرط برای ساختارهای مختلف کمی متغیر است ولی با مطالعات تجربی بصورت زیر تقریباَ بیان می­ شود [۲۳] :
۴۱
(۲-۱) L_r = L_Patch + L_gap + { (W_Patch – W_f ) / ۲ } = λ_r /۴
(۲-۲) f_r = c / (k × λ_r) = c / (k × ۴ L_r)
در این روابط c سرعت نور و k تابعی از ثابت دی الکتریک زیر لایه می­باشد. بدین ترتیب با بهره گرفتن از مقدار چهار برابر طولانی ترین مسیر جریان^[۳۸] در ساختار آنتن، می­توان فرکانس لبه پایینی باند (f_r ) را تخمین زد.
مورد بعدی تعیین عرض خط تغذیه کننده میکرواستریپی یا W_f می­باشد. این پارامتر با توجه به روابط ارائه شده برای تعیین مشخصات خطوط انتقال میکرواستریپی روی یک زیر لایه مشخص و با ضخامت معین که در مرجع [۲۴] بطور کامل آمده است، تعیین می­گردد. در این بخش از ارائه دوباره آن فرمول­ها اجتناب کرده و فقط مجموعه ای از مشخصات در مورد چندین نوع زیرلایه و با ضخامت های متفاوت برای تعیین عرض خط تغذیه در جدول ۲-۲ ارائه می­گردد.
جدول ۲- ۲ : تعیین عرض خط تغذیه میکرواستریپی با زیر لایه هایی از جنس و ضخامت مختلف[۲۴] .

با توجه به داده ­های جدول ۲–۲، فرضاًَ می­توان گفت که با داشتن یک زیرلایه از جنس FR4 و با ضخامت ۱ میلی متر، آنگاه باید از یک خط تغذیه با عرض تقریباًَ ۸۶/۱ میلی متر استفاده کرد. البته باید بدین مورد نیز اشاره کرد که انتخاب در محدوده اطراف این مقدار نیز مشکلی پیش نخواهد آورد، همچنانکه در بعضی از مقالات ارائه شده در سال­های اخیر در این زمینه، برای تغذیه میکرواستریپی از یک خطی با عرض متفاوت نسبت به داده ­های جدول مذکور استفاده شده است. البته این قضیه مطمئناً یک نوع عدم تطبیق امپدانسی را بوجود خواهد آورد. وقتیکه مقداری نابرابر با داده های جدول انتخاب می­ شود،‌
۴۲
طراح آنتن می تواند این عدم تطبیق را با طراحی مناسب آنتن از بین برد.
مورد دیگری که باید بررسی شود تاثیراتی است که لحیم بکار برده شده در محل اتصالات کانکتور SMA به بدنه کناری زیر لایه، روی خط میکرواستریپ و صفحه زمین، بر روی مشخصات امپدانسی آنتن می­ گذارد در اتصال کا­نکتور به آنتن در دو ناحیه عمل لحیم کاری انجام می­ شود که بالطبع در آن دو ناحیه، بر روی خط میکرواستریپ و همچنین لبه پایینی صفحه زمین مقداری لحیم برای انجام اتصال استفاده می­ شود. در نتیجه، در آن دو ناحیه، دو بار امپدانسی کوچک و متفاوت به سیستم آنتن در راستای تغذیه اضافه می­شوند که می­توانند خاصیت سلفی، خازنی یا مقاومتی و یا ترکیبی از همه آنها را دارا باشند. بنابراین می­توان گفت که عدم تطبیق امپدانسی که در این حالت ایجاد می­ شود، تقریباً اجتناب ناپذیر است و مطمئناً تأثیرات محسوسی را نیز در کل مشخصه امپدانسی آنتن خواهد داشت که از جمله آنها می­توان به شیفت فرکانسی مکان رزونانس­های آنتن بخصوص رزونانس اول و همچنین تضعیف تطبیق امپدانسی در کل با­ند اشاره نمود. ولی می­توان عمل لحیم کاری را با دقت و ظرافت بالایی انجام داده و محل اتصالات را سوهان کاری کرد تا حدالامکان از وجود ناپیوستگی­ها در مسیر جلوگیری نمود.