تصميم وتنفيذ هوائي ياغي لربط الشرائح الميكروية ودليل الموجة مستطيل الفتحة باستخدام طريقة FDTD

الملخص

تقدم هذه المقالة دراسة تصميمية وتنفيذية لدارة ربط بين الشرائح الميكروية ودلائل الموجة مستطيلة الفتحة مكونة من هوائي ياغي_يودا، وذلك باستخدام طريقة الفروقات المنتهية في مجال الزمن FDTD. تم تصميم هوائي ياغي_يودا مصنوع من الشرائح الميكروية ذات المادة العازلة مرتفعة السماحية الكهربائية، بحيث يكون لهذا الهوائي مخطط إشعاعيّ محوريّ متوضعّ في مستوي الحقل الكهربائي الأعظمي (E-plane) داخل فتحة دليل الموجة.

تُعدُّ هذه الطريقة في الربط من الطرائق البسيطة في التصنيع والتنفيذ وتؤمن الربط على مجال ترددي عريض، حيث تبين من دراسة عامل الانعكاس لهذه الدارة باستخدام طريقة FDTD أن أكثر من 35% من عرض الحزمة للقناة X له عامل انعكاس أقل من -12dB، وهذا متوافق بشكل كبير مع النتائج العملية التي أخذت لدارة ربط لها سماحية كهربائية نسبية .

تعتمد طريقة FDTD على حساب مركبات الحقل الست تبعاً للزمن عند جميع خلايا المنطقة المدروسة، وهذا أتاح معرفة التوزع المكاني والزمني لمركبات الحقل الكهربائي والمغناطيسي ضمن المادة العازلة للشريحة المطبوعة ضمن دليل الموجة.

This paper describes a microstrip-to-waveguide transition consisting of a Yagi-like antenna using Finite-Difference Time-Domain method. The single-layered quasi-Yagi antenna fabricated on high dielectric-constant substrate has end-fire radiation patterns. This antenna is inserted in the E-plane of the rectangular waveguide to lunch the  dominant mode. With this new scheme of excitation, compact design and low-cost fabrication is achieved without requiring multilayered substrate. This transition achieves very broad bandwidth and relativity low insertion loss. The X-band transition with alumina substrate  demonstrates 35% bandwidth with return loss better than -12 dB.

The Finite-Difference Time-Domain (FDTD) method is used for the full-wave analysis of planar microstrip and microwave circuits.