مقارنة بين الهوائيات الخزفية وهوائيات لوحات الدوائر المطبوعة: المزايا والعيوب وسيناريوهات التطبيق

‌أولاً: الهوائيات الخزفية‌

‌المزايا‌

•حجم صغير للغاية: إن ثابت العزل الكهربائي العالي (ε) للمواد الخزفية يسمح بتصغير الحجم بشكل كبير مع الحفاظ على الأداء، وهو مثالي للأجهزة ذات المساحة المحدودة (مثل سماعات الأذن بتقنية البلوتوث والأجهزة القابلة للارتداء).

‌قدرة تكامل عالية‌:

•هوائيات خزفية متجانسة: هيكل سيراميكي أحادي الطبقة مع آثار معدنية مطبوعة على السطح، مما يبسط عملية التكامل.
•هوائيات سيراميك متعددة الطبقات: تستخدم تقنية السيراميك المشترك منخفض الحرارة (LTCC) لتضمين الموصلات عبر الطبقات المكدسة، مما يقلل الحجم بشكل أكبر ويتيح تصميمات الهوائيات المخفية.

•مناعة معززة ضد التداخل: انخفاض التشتت الكهرومغناطيسي بسبب ثابت العزل الكهربائي العالي، مما يقلل من تأثير الضوضاء الخارجية.
•ملاءمة الترددات العالية: مُحسَّنة لنطاقات الترددات العالية (مثل 2.4 جيجاهرتز، 5 جيجاهرتز)، مما يجعلها مثالية لتطبيقات Bluetooth وWi-Fi وIoT.

‌العيوب

•نطاق ترددي ضيق: قدرة محدودة على تغطية نطاقات تردد متعددة، مما يحد من تنوع الاستخدام.
•تعقيد التصميم العالييتطلب دمجًا مبكرًا في تصميم اللوحة الأم، مما يترك مجالًا ضئيلًا لإجراء تعديلات ما بعد التصميم.
•تكلفة أعلىتؤدي المواد الخزفية المصممة حسب الطلب وعمليات التصنيع المتخصصة (مثل LTCC) إلى زيادة تكاليف الإنتاج مقارنة بهوائيات PCB.

‌ثانيًا: هوائيات لوحات الدوائر المطبوعة‌

‌المزايا‌

•تكلفة منخفضة: مدمجة مباشرة في لوحة الدوائر المطبوعة، مما يلغي خطوات التجميع الإضافية ويقلل من نفقات المواد/العمالة.
•كفاءة استخدام المساحة: تم تصميمها بالتعاون مع مسارات الدوائر (مثل هوائيات FPC، وهوائيات F المقلوبة المطبوعة) لتقليل المساحة.
•مرونة التصميميمكن تحسين الأداء من خلال ضبط هندسة المسار (الطول، العرض، التعرج) لنطاقات تردد محددة (على سبيل المثال، 2.4 جيجاهرتز).
•المتانة الميكانيكية: لا توجد مكونات مكشوفة، مما يقلل من خطر التلف المادي أثناء التعامل أو التشغيل.

‌العيوب

•انخفاض الكفاءة: زيادة فقدان الإدخال وانخفاض كفاءة الإشعاع بسبب فقدان ركيزة لوحة الدوائر المطبوعة وقربها من المكونات الصاخبة.
•أنماط الإشعاع غير المثلىصعوبة في تحقيق تغطية إشعاعية شاملة أو موحدة، مما قد يحد من نطاق الإشارة.
•قابلية التأثر بالتدخل‌: عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي (EMI) من الدوائر المجاورة (مثل خطوط الطاقة، والإشارات عالية السرعة).‌

 

‌ثالثًا: مقارنة سيناريوهات التطبيق‌

‌ميزة‌	‌هوائيات سيراميكية‌	‌هوائيات لوحات الدوائر المطبوعة‌
‌نطاق التردد‌	التردد العالي (2.4 جيجاهرتز/5 جيجاهرتز)	التردد العالي (2.4 جيجاهرتز/5 جيجاهرتز)
‌التوافق مع نطاق الترددات دون الجيجا هرتز‌	غير مناسب (يتطلب مقاسًا أكبر)	غير مناسب (نفس القيد)
‌حالات الاستخدام النموذجية‌	الأجهزة المصغرة (مثل الأجهزة القابلة للارتداء، وأجهزة الاستشعار الطبية)	تصاميم صغيرة الحجم تراعي التكلفة (مثل وحدات الواي فاي، وإنترنت الأشياء الاستهلاكي)
‌يكلف‌	مرتفع (يعتمد على المادة/العملية)	قليل
‌مرونة التصميم‌	مستوى منخفض (يتطلب التكامل في المراحل المبكرة)	عالي (إمكانية الضبط بعد التصميم)

‌رابعاً: التوصيات الرئيسية‌

•يفضل استخدام الهوائيات الخزفيةمتى:
تعتبر عمليات التصغير والأداء عالي التردد ومقاومة التداخل الكهرومغناطيسي أموراً بالغة الأهمية (على سبيل المثال، الأجهزة القابلة للارتداء المدمجة، وعقد إنترنت الأشياء عالية الكثافة).
•يفضل استخدام هوائيات PCBمتى:
يُعد خفض التكاليف، والنماذج الأولية السريعة، والأداء المعتدل من الأولويات (على سبيل المثال، الإلكترونيات الاستهلاكية المنتجة بكميات كبيرة).
•بالنسبة لنطاقات الترددات دون الجيجا هرتز (على سبيل المثال، 433 ميجاهرتز، 868 ميجاهرتز)‌:

كلا نوعي الهوائيات غير عمليين بسبب قيود الحجم الناتجة عن الطول الموجي. يُنصح باستخدام هوائيات خارجية (مثل الهوائيات الحلزونية أو السوطية).

تقدم شركة Concept مجموعة كاملة من مكونات الميكروويف السلبية للتطبيقات العسكرية والفضاء والتدابير الإلكترونية المضادة والاتصالات عبر الأقمار الصناعية والاتصالات اللاسلكية، والهوائيات: مقسم الطاقة، والمقرن الاتجاهي، والمرشح، والمزدوج، بالإضافة إلى مكونات PIM منخفضة تصل إلى 50 جيجاهرتز، بجودة جيدة وأسعار تنافسية.

 

أهلاً بكم في موقعنا الإلكتروني:www.concept-mw.comأو تواصل معنا علىsales@concept-mw.com