Разработка PIFA для приложений WLAN WiFi™

Этот пример обсуждает PIFA, разработанный для Wi-Fi™ приложений [1]. Плоская инвертированная-F антенна (PIFA) является в основном основанной антенной закрашенной фигуры с длиной закрашенной фигуры $λ$ /4 (открыто-короткий микрополосковый резонатор) вместо обычного $λ$ /2 для антенны закрашенной фигуры (открыто-открытый микрополосковый резонатор). Это обычно состоит из наземной плоскости, главная закрашенная фигура, основанная в одном конце и коаксиальном зонде, питающем главную закрашенную фигуру. PIFA обычно используется в мобильной связи, поскольку он имеет низкую стоимость производства, меньшую, чем размер антенны закрашенной фигуры и относительно простая структура. Кроме того, это также уменьшало обратное излучение к голове пользователя. Однако антенна закрашенной фигуры имеет лучшую чистоту поляризации. Сотни вариантов PIFA были недавно разработаны для мобильных телефонов.

Разработайте параметры

Параметры проекта для этой антенны являются длиной, шириной, и высотой главной закрашенной фигуры, а также местоположением зонда канала. Закорачивающая полоса всегда располагается в одном ребре закрашенной фигуры; его длина всегда является длиной ребра. Мы запускаем процесс проектирования с размерностей антенны, инициализированных ниже. Длина закрашенной фигуры, принял решение быть длиной волны четверти на верхней частоте полосы (2,5 ГГц).

patchLength = 30e-3;
patchWidth  = 20e-3;
patchHeight = 10e-3;
lengthgp    = 35e-3;
widthgp     = 35e-3;
feedoffset  = [-patchLength/2+ 5e-3 0];

Создайте плоскую инвертированную-F антенну

Параметры, заданные выше, используются, чтобы создать PIFA. Смещение канала так задано, что канал на расстоянии в 5 мм от закороченного ребра закрашенной фигуры. Ширина канала полосы соответствует проводу с радиусом 1 мм.

ant = pifa('Length',patchLength, 'Width', patchWidth, 'Height',         ...
    patchHeight, 'GroundPlaneLength', lengthgp, 'GroundPlaneWidth',     ...
    widthgp, 'ShortPinWidth', patchWidth, 'FeedOffset', feedoffset);

figure;
show(ant);

Разработайте для приложений WLAN

В этом разделе рассматриваются проект компактного PIFA с подходящей пропускной способностью для приложения беспроводной связи в полосе WiFi™. Пропускная способность задана как диапазон частот, в котором VSWR является меньше, чем 2:1, который приблизительно соответствует-10 дБ или более низкий отражательный коэффициент. Это означает, что 10% инцидентной степени или меньше отражается назад к генератору.

freq = linspace(2.4e9, 2.5e9, 21);
s1 = sparameters(ant,freq);
S11Fig1 = figure;
rfplot(s1);

Это следует из графика выше антенны, не является соответствующим. Проект антенны должен быть изменен, чтобы гарантировать, что отражательный коэффициент составляет меньше чем-10 дБ по частотному диапазону интереса.

Отличайтесь местоположение канала антенны

Простой и эффективный способ обеспечить подобранность импедансов и для PIFA и для антенн закрашенной фигуры состоит в том, чтобы переместить местоположение канала. Мы обычно перемещаем канал вдоль резонирующей длины закрашенной фигуры и нахождения положения, где лучшее соответствие достигается. Используйте параметр FeedOffset с этой целью и постройте отражательный коэффициент для каждого местоположения канала.

feedoffsetx = 5e-3:1e-3:19e-3;
S11 = zeros(numel(freq), numel(feedoffsetx));
for m =1:length(feedoffsetx)
    feedoffset  = [-patchLength/2 + feedoffsetx(m) 0];
    ant.FeedOffset = feedoffset;
    S = sparameters(ant,freq);
    S11(:,m) = 20*log10(abs(S.Parameters));
end
S11Fig2 = figure;
plot(freq./1e9, S11);
legend(strcat(num2str(feedoffsetx'.*1e3), 'mm'), 'location', 'Best');
grid on;
title('Reflection Coefficient For Different Feed Offsets');
xlabel('Frequency (GHz)');
ylabel('Magnitude (dB)');

Выберите Best Design

Из отражательных содействующих графиков мы видим, что смещение канала 15 мм обеспечивает лучшее соответствие. Обновите смещение канала и визуализируйте новую структуру антенны. Канал теперь расположен ближе к центру закрашенной фигуры.

ant.FeedOffset = [-patchLength/2 + 15e-3 0];
figure; 
show(ant);

Ниже мы также строим отражательный коэффициент и VSWR для оптимального проекта антенны.

s2 = sparameters(ant,freq);
S11Fig3 = figure;
rfplot(s2);

VSWRFig = figure; 
vswr(ant, freq);

Ссылка

[1] Г. М. Хэнэл, "Проект Компактного PIFA для Приложений беспроводной связи Wi-Fi WLAN", Международный J. Технических Научных исследований, Издания 8 www.ijerd.com, Выпуска 7, сентябрь 2013, стр 13-18, e-ISSN:2278-067X, p-ISSN: 2278-800X. Доступный онлайн в: http://www.ijerd.com/paper/vol8-issue7/C08071318.pdf

Документация