Метаповерхностная антенна является новой концепцией в поверхностных антеннах, которые пользуются премуществом периодического контура каждого излучения элементарные ячейки, чтобы сгруппировать модуль излучения на более компактном пробеле. Этот пример представляет проект, моделирование и анализ метаповерхностной антенны в Antenna Toolbox. Мы представляем работу в [1].
Мы обсуждаем конструкцию модульного элемента излучения с объектами Antenna Toolbox и функциями. И мы используем объект infiniteArray и объект rectangularArray создать большую антенную решетку, на которой мы выполняем шаблон и текущий анализ на спроектированной частоте.
Модульный теплоотвод, представленный в [1], является крестом, я излучаю структуру с оптимизированным тестовым каналом в одной руке. Элементарная ячейка имеет размерность 3 см и разрыв 0.5 мм. Подробную информацию о геометрии показывают ниже.
length = 14.75*1e-3; width = 3*1e-3; s = 0.25*1e-3; thickness = 1.5*1e-3; viaDia = 0.5*1e-3*2; feedWidth = viaDia/2; gndLength = length+2*s; gndWidth = gndLength;
Мы используем объект customAntennaGeometry создать главный крест, я излучаю теплоотвод и помещаю его в отражатель, чтобы сформировать модульную структуру теплоотвода. В этой упрощенной геометрии мы удаляем подложку из проекта, который увеличивает частоту излучения до 9.14 ГГц, выше, чем представленный в [1].
pr1 = em.internal.makerectangle(length,width)'; pr2 = em.internal.makerectangle(width,length)'; f1 = em.internal.makerectangle(feedWidth,feedWidth); pr3 = em.internal.translateshape(f1,[-5*1e-3+feedWidth/2 0 0])'; radiator = customAntennaGeometry('Boundary',{pr1,pr2,pr3},'Operation','P1+P2+P3'); radiator.FeedLocation = [-5*1e-3 0 0]; radiator.FeedWidth = feedWidth; ant = reflector('Exciter',radiator,'GroundPlaneLength',gndLength,'GroundPlaneWidth',gndWidth,... 'Spacing',thickness,'EnableProbeFeed',true); figure; show(ant);
Мы вручную сцепляемся, чтобы управлять размером mesh, сгенерированным в анализе.
figure;
mesh(ant,'MaxEdgeLength',0.1);
freq = 9.14e9; figure;impedance(ant,freq*[0.8:0.01:1.1]);
Для того, чтобы включать периодический граничный эффект на модульном теплоотводе, мы берем спроектированный модульный теплоотвод в качестве элемента в объекте infiniteArray в тулбоксе антенны, который создает бесконечную антенную решетку со спроектированным теплоотводом. Численно, это использует функцию специального зеленого в алгоритме MOM. Связывающийся эффект между смежным модульным теплоотводом моделируется.
infArray = infiniteArray('Element',ant);
figure;show(infArray);
figure; current(infArray, freq);
В порядке анализируют связывающийся эффект на конечном массиве размера, мы создаем 5 5 элементами rectangularArray со спроектированным теплоотводом.
array = rectangularArray('Element',ant);
array.Size = [5 5];
array.RowSpacing = gndLength;
array.ColumnSpacing = gndWidth;
figure;show(array);
Шаблон и текущий анализ полного массива показывают ниже.
figure; pattern(array,freq);
figure; current(array,freq);
Ток и результат моделирования шаблона, полученный из конечного массива, совпадали с подобным результатом, о котором сообщают в [1].
[1] М. Э. Бэдо, Т. С. Алмониф, О. М. Рамахи, 'истинная метаповерхностная антенна', природа, 6,19268, 2016