• مواد با ثابت دی الکتریک rε در محدوده ۴ > rε > 2. موادی مانند فایبر گلاس، تفلون مقاوم شده در این دسته قرار می­گیرند.

• مواد با ثابت دی الکتریک rε در محدوده ۱۰ > rε > 4. موادی مانند سرامیک، کوارتز و آلومینا در این دسته قرار می­گیرند.

شکل (۳-۲) : اشکال هندسی شناخته شده قابل استفاده در طراحی آنتن پچ مایکرواستریپ
۳-۴ اصول اساسی عملکرد آنتن های مایکرواستریپ
پچ فلزی در آنتن­های میکرواستریپ در واقع یک محفظه تشدید بوجود می ­آورد که پچ واقع در بالای زیرلایه بمنزله ضلع فوقانی محفظه و صفحه زمین بعنوان ضلع تحتانی و لبه های پچ به مشابه وجه­های کناری محفظه می­باشند.
از اینرو پچ تقریباً مانند محفظه­ای با رسانای الکتریکی کامل در سطوح بالا و پایین و یک رسانای مغناطیسی کامل در کناره­ها عمل می­ کند. این دیدگاه در بررسی و تجزیه و تحلیل آنتن­های پچ و پی بردن به رفتار آنها کمک شایانی می­ کند.
در داخل محفظه میدان الکتریکی اصولاً در جهت محور و مستقل از مختصات می باشد. [۴] از اینرو مدهای محفظه پچ با اندیس های قابل توصیف می­باشد. فرم میدان الکتریکی پچ مستطیلی بشکل زیر می باشد:
(۳-۱)
که در آن L طول و W عرض پچ می­باشد. همچنین متوسط دامنه موج و m , n شماره مد می­باشد. پچ معمولاً در مد(۱,۰) عمل نموده و L معرف اندازه تشدید بوده و میدان در جهت y اصولاً ثابت است. جریان سطحی ایجاد شده در زیر پچ فلزی در جهت x توسط معادله ذیل نشان داده شده است:
(۳-۲)
برای این مد پچ به منزله یک خط میکرواستریپ با پهنای W و طول تشدید L محسوب شده که تقریباً نصف طول موج در دی­الکتریک خواهد بود. جریان در وسط پچ یا ماکزیمم مقدار خود را خواهد داشت در حالی که ماکزیمم مقدار میدان در دو لبه تشعشع کننده یعنی و خواهد بود. برای بدست آوردن بیشترین پهنای باند معمولاً پهنای w را بزرگتر از طول در نظر می­گیرند (عموماً ).

بنابراین پهنای باند متناسب با عرضW است. برای اجتناب از تحریک مدهای مرتبه بالاتر بایستی عرض W بایستی کوچکتر از دو برابر طولL نگه داشته شود.
در ابتدا چنین بنظر میرسد چنانچه ضخامت زیرلایه نازک باشد در اثر نزدیکی پچ به صفحه گراند امکان اتصال کوتاه شدن جریان پچ بوجود آمده و آنتن میکرواستریپ با زیرلایه نازک تشعشع کننده خوبی نباشد.
ولی این توجیه بایستی با تحلیل ذیل اصلاح گردد. در صورتی که متوسط دامنه ثابت در نظر گرفته شود، شدت میدان تشعشعی متناسب با ضخامت زیر لایه یا h خواهد بود.
کیفیت محفظه(Q) نیز با کاهش ضخامت زیرلایه (h) افزایش خواهد یافت. بنابراین Q با h نسبت معکوس خواهد داشت.بنابراین دامنه (دامنه متوسط میدان در حالت تشدید) با h‌ نسبت معکوس خواهد داشت. از اینرو چنانچه از تلفات صرف نظر کنیم، شدت میدان تشعشعی از یک پچ مستقل از h خواهد بود.
مقاومت ورودی در حالت تشدید نیز مستقل ازh خواهد بود. بنابراین حتی در صورتی که زیر لایه به کار رفته در آنتن پچ نازک باشد این یک آنتن پچ تشعشع کننده خوبی خواهد بود هر چند پهنای باند به دست آمده کوچک و باریک باشد.
۳-۵ میدان های تشعشعی
تشعشع آنتن­های مایکرواستریپ از میدان­های پراکندگی^[۲۶] بین لبه هادی آنتن مایکرو استریپ و صفحه زمین آن به وجود می ­آید.
برای ساده شدن مطلب، آنتن مستطیلی مایکرواستریپی را که ضخامت لایه عایق آن در مقایسه با طول موج بسیار کوچک است در نظر می­گیریم. اگر میدان الکتریکی در عرض و ضخامت ساختمان آنتن ثابت در نظر گرفته شود، شکل میدان الکتریکی آن بصورت توزیع میدان یکنواخت خواهد بود و میدان­ها در طول پچ که اندازه آن حدود نصف طول موج می باشد، تغییر خواهند کرد.
تشعشع می ­تواند نسبت به میدان­های پراکندگی در لبه­های مدار باز پچ سنجیده شود. میدان در لبه­های انتهایی می ­تواند به مؤلفه­ های عمود و مماس بر صفحه زمین تجزیه شود که مؤلفه­ های عمودی، در فاز متقابل قرار دارند.
بنابراین، میدان­های دور^[۲۷] تولید شده توسط آن، در لبه­های جانبی^[۲۸] یکدیگر را خنثی می کنند. مؤلفه­ های مماسی (که با صفحه زمین موازی هستند) هم فازند، بنابراین پچ را می­توان به صورتی که در فاصله نصف طول موج از یکدیگر قرار دارند مدل کرد که بصورت هم فاز تحریک می­شوند و تشعشع در نیم فضای بالای صفحه زمین وجود خواهد داشت [۲].
۳-۶ روش های تغذیه در آنتن های مایکرواستریپ
روش­های مختلفی برای تغذیه آنتن­های مایکرواستریپ وجود دارد که به مهمترین این روش­ها در اینجا اشاره می­کنیم:
۳-۶-۱ تغذیه پروب کواکسیال
عمومی­ترین روش تغذیه که در شکل (۳-۳) نمایش داده شده است عبارتست از تغذیه از طریق اتصال یک پروپ که مستقیماً به پچ مستطیلی متصل می­ شود.
در این روش زیرلایه برای اتصال هادی داخلی تغذیه کواکسیال به پچ، سوراخ می­گردد. برای ایجاد پلاریزاسیون خطی معمولاً پچ در راستای خط مرکزی، تغذیه می گردد [۱].
محل نقطه تغذیه در برای کنترل مقاومت ورودی تشدید به کار گرفته می­ شود. در حالتی که تغذیه از کناره­ها صورت گیرد­، مقاومت ورودی بیشترین مقدار خود را داشته و هنگامی که پچ در مرکز خود تغذیه گردد() کمترین مقدار خود (دقیقاً صفر) را خواهد داشت.
شکل (۳-۳) : تغذیه آنتن پچ میکرواستریپ بروش پروب کواکسیال
۳-۶-۲ تغذیه بروش خط مایکرو استریپی
روش متداول دیگر تغذیه آنتن­های میکرواستریپ که بویژه در ساختارهای مسطح مورد ترجیح و استفاده قرار داده می­ شود، همانگونه که در شکل (۳-۴) عبارتست از اتصال مستقیم خط تغذیه میکرواستریپ به پچ.
برای کنترل مقاومت ورودی تشدید یک بریدگی وصله­ای در محل اتصال بکار گرفته شده است.امپدانس ورودی دیده شده در محل اتصال در این روش تقریباً برابر امپدانس دیده شده در روش پروب کواکسیالی است.
بنابراین این بریدگی در محل اتصال، متوسط میدان تشعشعی را بطور قابل توجهی مختل نخواهد کرد [۴].
شکل (۳-۴) : تغذیه به­روش اتصال مستقیم خط کواکسیال
۳-۶-۳ تغذیه با کوپلینگ از روزنه
یکی دیگر از روش­های تغذیه مایکرواستریپ استفاده از ساختار تغذیه کوپلینگ از روزنه می­باشد. شمای کلی ایع تغذیه در شکل (۳-۵) نشان داده شده است. همان گونه که در این شکل مشاهده می­کنید، در تغذیه با بهره گرفتن از کوپلینگ از طریق روزنه، آنتن دارای دو لایه می­باشد که با بهره گرفتن از صفحه زمین از یکدیگر جدا شده ­اند. در واقع در این روش تغذیه یک خط تغذیه مایکرواستریپ که بر روی لایه پایینی قرار دارد به طور الکترومغناطیسی از طریق روزنه ایجاد شده بر روی صفحه زمین، به پچ تشعشع کننده کوپل می­ کند. از جمله مزایای اصلی این روش ایجاد درجه آزادی بالا در سیستم تغذیه می­باشد. این درجات آزادی شامل، طول اضافه خط مایکرواستریپ در زیر روزنه ()، طول و عرض شکاف قرار گرفته شده بر روی صفحه زمین و ارتفاع و ضریب دی الکتریک دو زیرلایه می­باشند. وجود تعداد زیاد درجات آزادی در ساختار تغذیه با کوپلینگ از روزنه، سبب کاربرد زیاد آن جهت تطبیق امپدانس آنتن­های چندبانده شده است. از جمله مزایای دیگر این نوع تغذیه، صفحه­ای بودن آن می­باشد.
از نکات مهم در طراحی این نوع سیستم تغذیه انتخاب زیرلایه­های مناسب می­باشد. در حالت کلی به منظور کاهش تشعشع شکاف صفحه زمین (و البته کاهش طول آن) و همچنین بهبود خواص تشعشعی آنتن، زیرلایه پایینی را نازک و با ضریب دی الکتریک بالا و زیرلایه بالایی را با ضخامت بیشتر و ضریب دی الکتریک کمتر انتخاب می­ کنند. از جمله دیگر مزایای این روش تغذیه، حفاظت^[۲۹] سیستم تغذیه از بخش تشعشع­کننده می­باشد. که این خود به دلیل وجود صفحه زمین مابین خط تغذیه و پچ تشعشع­کننده است.
علی­رغم وجود تمام مزایای فوق، این سیستم تغذیه به دلیل داشتن تشعشع به عقب که ناشی از ایجاد شکاف در صفحه زمین است، نمی­تواند به عنوان یک روش تغذیه مناسب برای آنتن­های فرکتالی مربعی با کاربرد مورد استفاده قرار گیرد. اگرچه این مشکل را می­توان با قرار دادن یک صفحه زمین در پشت آنتن برطرف کرد، اما این راه کار علاوه بر افزایش هزینه با مشکلاتی همچون افزایش ابعاد آنتن و افزایش پیچیدگی ساخت نیز همراه است.
 
شکل (۳-۵) : نمونه ­ای از آنتن­ با تغذیه کوپلاژ روزنه­ای
۳-۶-۴- تغذیه با بهره گرفتن از کوپلینگ الکترومغناطیسی مجاورتی^[۳۰]
یکی دیگر از روش­های تغذیه آنتن مایکرواستریپ، استفاده از روش کوپلینگ الکترومغناطیسی می­باشد. ساختار کلی این تغذیه در شکل (۳-۶) نشان داده شده است. همان طور که در این شکل مشاهده می­کنید در این نوع تغذیه نیز همانند تغذیه از طریق روزنه، آنتن به صورت دولایه می­باشد. به طوری که خط مایکرواستریپ در لایه پایین بوده و پچ تشعشع کننده بر روی لایه بالایی قرار دارد.
در این نوع تغذیه که به کوپلینگ الکترومغناطیسی نیز معروف است، کوپلینگ بین خط تغذیه و پچ تشعشع کننده از نوع خازنی می­باشد. ارتفاع و ضریب دی الکتریک زیرلایه­ها در این نوع تغذیه به منظور افزایش پهنای باند امپدانسی و کاهش تشعشعات ناخواسته، ناشی از انتهای باز خط تغذیه انتخاب می­گردند. به طور کلی به منظور افزایش پهنای باند امپدانسی و کاهش تشعشعات ناخواسته، لایه زیرین را با ضخامت کمتر و ضریب دی الکتریک بیشتر، و لایه بالایی را با ضخامت بیشتر و ضریب دی الکتریک کمتر انتخاب می­ کنند. تنها مشکل این سیستم تغذیه؛ حساسیت بالای آن به فرایند ساخت می­باشد. زیرا که در این سیستم تغذیه، موقعیت قرارگیری دو لایه بر روی هم بر تطبیق امپدانسی موثر می­باشد و از طرفی دیگر در فرایند ساخت آنتن دولایه، جا به ­جایی دو لایه بر روی هم به میزان حداقل ۵/۰ میلیمتر اجتناب­ناپذیر است. اما علی­رغم وجود این مشکل، مزایای زیر سبب شده است، تا از این سیستم تغذیه به عنوان تغذیه آنتن فرکتالی مربعی با کاربرد استفاده شود.

• عدم تشعشع به عقب

همان طور که قبلاً اشاره شد، روش کوپلینگ مجاورتی و کوپلینگ از طریق روزنه هر دو از نوع دولایه می­باشند. اما مزیت اصلی روش کوپلینگ مجاورتی در مقایسه با روش کوپلینگ از روزنه، تشعشع به عقب کمتر می­باشد. علت این امر نیز این است که در این روش صفحه زمین کاملاً یکنواخت است و هیچ شکافی بر روی آن وجود ندارد.

• تعداد بیشتر درجات آزادی

از جمله مزایای دیگر روش کوپلینگ مجاورتی، درجه آزادی زیاد سیستم تغذیه می­باشد. که سبب می­ شود این سیستم تغذیه بتواند به منظور ایجاد تطبیق مناسب در آنتن­های چندبانده مورد استفاده قرار گیرد. مطابق شکل (۳-۶)، درجات آزادی این تغذیه شامل، عرض و طول خط تغذیه مایکرواستریپ ()، موقعیت خط تغذیه در مقایسه با پچ تشعشع­کننده () همچنین ارتفاع و ضریب دی الکتریک زیرلایه­ها می­باشند.

• صفحه­ای بودن آنتن

با بهره گرفتن از این سیستم تغذیه؛ آنتن کاملاً صفحه­ای طراحی می­ شود، و لذا می­توان از آن به راحتی جهت کاربرد استفاده نمود.
شکل (۳-۶). ساختار تغذیه کوپلینگ مجاورتی (الف) نمای جانبی (ب) نمای بالایی
۳-۷ آنتن های مایکرواستریپ مجتمع
تکنیک­های متنوعی در مورد کاهش ابعاد آنتن­های مایکرو استریپ که سازه ­هایی با نصف طول موج هستند و درمود­های پایه­ و و با فرکانس رزنانس کار می­ کنند که رابطه­ آن برای آنتن­های مایکرواستریپ مستطیلی با زیرلایه­ دی الکتریک نازک به صورت زیر است.