Анализ порта

Порт антенны является физическим местоположением, где источник РФ соединяется. С сетевой точки зрения теории антенна имеет один порт. В Antenna Toolbox™ красная точка на фигуре антенны представляет точку канала. Диполь полудлины волны показывают с его точкой канала:

Все антенны взволнованы напряжением 1V в порте. Различные параметры порта терминала следующие:

Входной импеданс

Входной импеданс является отношением напряжения к току в порте. Импеданс антенны вычисляется как отношение напряжения фазовращателя, которое является 1V под углом фазы 0 deg к фазовращателю, текущему в порте. Уравнение импеданса:

$Z = V / I = R + j X$

где:

V является напряжением возбуждения антенны
I является током
R является сопротивлением антенны в Омах
X является реактивным сопротивлением антенны в Омах

Входной импеданс антенны является зависимым частотой количеством. График показывает входной импеданс дипольной антенны по диапазону частот 20-120 МГц. Сопротивление и трассировки реактивного сопротивления меняются в зависимости от частоты. Изменение может быть качественно описано с точки зрения резонансов.

d = dipole;
impedance(d,20e6:1e6:120e6)

Используйте impedance, чтобы вычислить входной импеданс любых антенн в Antenna Toolbox.

Резонанс

Резонансная частота антенны является частотой, на которой реактивное сопротивление антенны равно нулю.

График показывает две резонансных точки дипольной антенны.

В графике значения реактивного сопротивления являются отрицательными, или емкостными перед резонансом. Эти значения являются положительными или индуктивными после резонанса. Этот тип резонанса называется серийным резонансом. Можно смоделировать этот тип резонанса с помощью схемы серии RLC. Если кривая импеданса идет от положительного реактивного сопротивления до отрицательного реактивного сопротивления, это называется параллельным резонансом. Можно смоделировать этот тип резонанса с помощью параллельной схемы RLC.

Отражательный коэффициент

Отражательный коэффициент или S_1_1, антенны описывает относительную часть инцидентной ВЧ-мощности, которая отражается назад из-за несоответствия импеданса. Несоответствие импеданса является различием между входным импедансом антенны и характеристическим импедансом линии передачи (или импеданс генератора, когда линия передачи не присутствует). Характеристический импеданс является ссылочным импедансом.

S = sparameters(d,20e6:1e6:120e6,72)
rfplot(S)

Отражательный коэффициент также дает операционную пропускную способность антенны. Пропускная способность антенны обычно является диапазоном частот, по которому значение отражательного коэффициента ниже-10 дБ.

Используйте sparameters, чтобы вычислить значение _S11 для любой антенны в Antenna Toolbox.

Возвратите потерю

Потеря возврата антенны является мерой эффективности подачи электроэнергии от линии передачи или коаксиального кабеля к загрузке, такой как антенна. Потеря возврата может также быть задана как различие в дБ между степенью, отправленной к антенне и степенью, отраженной назад от него. Чем выше отношение степени, тем, лучше соответствуя между загрузкой и строкой. Возвратитесь уравнение потерь:

$R L = - 20 {журнал}_{10} | S_{11} |$

где:

RL является потерей возврата
_S11 является отражательным коэффициентом или степенью, отраженной от антенны.

Для пассивных устройств потеря возврата является положительным недиссипативным термином, представляющим сокращение амплитуды отраженной волны по сравнению с инцидентной волной. В активных устройствах отрицательная потеря возврата возможна.

d = dipole;
returnLoss(d,20e6:1e6:120e6,72)

Возвратитесь графики потерь также дают операционную пропускную способность антенны. Пропускная способность антенны является диапазоном частот, по которому значение потери возврата больше, чем 10 дБ. Используйте функцию returnLoss, чтобы вычислить потерю возврата любой антенны в библиотеке Antenna Toolbox.

Напряжение постоянное отношение волны

Напряжение постоянное отношение волны (VSWR) антенны является другой мерой импеданса, соответствующего между линией передачи и антенной. Постоянная волна сгенерирована из-за несоответствия импеданса в порте. Уравнение VSWR:

$V S W R = \frac{1 + | S_{11} |}{1 - | S_{11} |}$

где:

_S11 является отражательным коэффициентом.

d = dipole;
vswr(d,20e6:1e6:120e6,72)
axis([20 120 1 20])

VSWR является скаляром и не содержит информации о фазе. Значение VSWR находится между 1 и бесконечностью. Пропускная способность антенны обычно является диапазоном частот, по которому VSWR является меньше, чем приблизительно 2.

Используйте vswr, чтобы вычислить напряжение постоянное отношение волны для любой антенны в Antenna Toolbox.

Пропускная способность

Пропускная способность описывает область значений частот, по которым антенна может правильно излучить или получить энергию. Это - основной параметр антенны. Часто, желаемая пропускная способность является одним из параметров, используемых, чтобы определить который антенна использовать. Пропускная способность антенны обычно является диапазоном частот, по которому значение отражательного коэффициента ниже-10 дБ, или значение потери возврата больше, чем 10 дБ, или VSWR является меньше, чем приблизительно 2. Все эти критерии эквивалентны. Можно управлять пропускной способностью с помощью соответствующего проекта антенны.

Ссылки

[1] Balanis, C.A. Теория антенны: анализ и проект 3rd Эд. Нью-Йорк: Вайли, 2005.

[2] Стуцмен, Уоррен Л., и Тиле, Гэри А. Теория антенны и проект. 3-й Эд. Нью-Йорк: Вайли, 2013.

[3] Птица, T.S. “Определение и Неправильное употребление Потери Возврата”. Антенны IEEE и Журнал Распространения. Издание 51, Выпуск 2, апрель 2009, стр 166–167.

Документация