Моделирование и анализ единственного слоя многополосная антенна закрашенной фигуры U-паза
Стандартная прямоугольная микрополосковая закрашенная фигура является узкополосной антенной и предоставляет Усилению 6-8 dBi линейную поляризацию. Этот пример на основе работы, сделанной в [1], [2], демонстрирует широкополосную антенну закрашенной фигуры с помощью паза в теплоотводе и разрабатывает двухдиапазонное и трехдиапазонное изменение от него. В процессе, один широкий ответ был разделен в несколько узкополосных областей, угождающих определенным полосам в стандарте WiMAX. Эти антенны закрашенной фигуры питались зондом.
Создание одной закрашенной фигуры U-паза
Задайте Параметры, основная антенна закрашенной фигуры U-паза состоит из прямоугольного теплоотвода закрашенной фигуры, в котором был отключен U-образный паз. Как обсуждено в [1], сама закрашенная фигура находится на воздушной подложке и массивна, чтобы позволить более высокой пропускной способности быть достигнутой. Присутствие структуры паза достигает дополнительной емкости в структуре, которая объединяется с индуктивностью длинного тестового канала, чтобы создать двойной резонанс в полосе. Параметры геометрии на основе [2] заданы и показаны в рисунке ниже.
L = 26e-3; W = 35.5e-3; Uy1 = 19.5e-3; Ux1 = 12e-3; Ua1 = 2.1e-3; Ud1 = 4.8e-3; d = 13.5e-3; h = 6e-3;
Задайте форму теплоотвода - Один U-паз
Используйте примитивы прямоугольной фигуры в Antenna Toolbox™, чтобы создать форму теплоотвода закрашенной фигуры U-паза. Булева операция вычитания используется среди примитивов фигур с этой целью.
N1 = 2; %50; N2 = 2; %10; s = antenna.Rectangle('Length',W,'Width',L,'NumPoints',60); h1 = antenna.Rectangle('Length',Ua1,'Width',Uy1,'NumPoints',[N2 N1 N2 N1],... 'Center',[-Ux1/2 + Ua1/2, -L/2 + Ud1 + Uy1/2]); h2 = antenna.Rectangle('Length',Ua1,'Width',Uy1,'NumPoints',[N2 N1 N2 N1],... 'Center',[Ux1/2 - Ua1/2, -L/2 + Ud1 + Uy1/2]); h3 = antenna.Rectangle('Length',Ux1,'Width',Ua1,'NumPoints' ,[N1 N2 N1 N2],... 'Center',[0,-L/2 + Ud1 + Ua1/2]); Uslot_patch = s-h1-h2-h3; figure show(Uslot_patch)
Задайте наземную форму
Создайте наземную форму плоскости для антенны. groundplane в этом случае является прямоугольным и 71 мм x 52 мм в размере.
Lgp = 71e-3; Wgp = 52e-3; p2 = antenna.Rectangle('Length',Lgp,'Width',Wgp,'NumPoints',10);
Стек Define
Используйте pcbStack, чтобы задать металлические и диэлектрические слои и канал для одной антенны закрашенной фигуры U-паза. Слои заданы сверху вниз. В этом случае верхний слой является металлическим слоем, заданным формой закрашенной фигуры U-паза. Второй слой является диэлектрическим материалом, воздух в этом случае, и третий слой является металлической наземной плоскостью.
d1 = dielectric('Air'); slotPatch = pcbStack; slotPatch.Name = 'U-Slot Patch'; slotPatch.BoardThickness = h; slotPatch.BoardShape = p2; slotPatch.Layers = {Uslot_patch,d1,p2}; slotPatch.FeedLocations = [0 L/2-d 1 3]; slotPatch.FeedDiameter = 0.9e-3; figure show(slotPatch)
Вычислите и постройте отражательный коэффициент
Поймайте в сети структуру при помощи максимальной длины ребра, которая является одной десятой длина волны на самой высокой частоте операции, которая составляет 6 ГГц для этого примера. Вычислите и постройте отражательный коэффициент для этой антенны по полосе. Отражательный коэффициент построен со ссылочным импедансом 50 Ом.
figure mesh(slotPatch,'MaxEdgeLength',.01,'MinEdgeLength',.001,'GrowthRate',0.7)
freq = linspace(3e9,6e9,200);
s1 = sparameters(slotPatch,freq);
s11Fig = figure;
rfplot(s1,1,1)
s11Ax = gca(s11Fig);
hold(s11Ax,'on');
Вычислите и постройте шаблон
Постройте диаграмму направленности для этой антенны на частотах лучшего соответствия в полосе.
figure pattern(slotPatch,3.9e9)
figure pattern(slotPatch,4.74e9)
Двухдиапазонная антенна закрашенной фигуры U-паза
Задайте параметры
Чтобы достигнуть двухдиапазонного поведения как показано в [1], [2], двойной резонанс изменяется таким образом что два способствующих резонанса, i.e. от закрашенной фигуры и от паза не объединяют. Чтобы сделать так, существующие параметры слота настроены, и второй паз вводится в структуру. Параметры для двойного U-паза описаны ниже согласно [2], и фигуру, аннотируемую используемыми переменными, показывают.
Ux1 = 13e-3; Ux2 = 22e-3; Uy1 = 18.5e-3; Uy2 = 7e-3; Ua2 = 1e-3; Ud1 = 5.8e-3; Ud2 = 1.5e-3;
Создайте Двойной теплоотвод U-паза
Как перед использованием примитивы фигур, чтобы создать геометрию при помощи Логических операций.
h1 = antenna.Rectangle('Length',Ua1,'Width',Uy1,'NumPoints',[N2 N1 N2 N1],'Center',[-Ux1/2 + Ua1/2, -L/2 + Ud1 + Uy1/2]); h2 = antenna.Rectangle('Length',Ua1,'Width',Uy1,'NumPoints',[N2 N1 N2 N1],'Center',[Ux1/2 - Ua1/2, -L/2 + Ud1 + Uy1/2]); h3 = antenna.Rectangle('Length',Ux1,'Width',Ua1,'NumPoints',[N1 N2 N1 N2],'Center',[0,-L/2 + Ud1 + Ua1/2]); Uslot_patch = s-h1-h2-h3; h4 = antenna.Rectangle('Length',Ua2,'Width',Uy2,'NumPoints',[N2 N1 N2 N1],'Center',[-Ux2/2 + Ua2/2, -L/2 + Ud2 + Uy2/2]); h5 = antenna.Rectangle('Length',Ua2,'Width',Uy2,'NumPoints',[N2 N1 N2 N1],'Center',[Ux2/2 - Ua2/2, -L/2 + Ud2 + Uy2/2]); h6 = antenna.Rectangle('Length',Ux2,'Width',Ua2,'NumPoints',[N1 N2 N1 N2],'Center',[0,-L/2 + Ud2 + Ua2/2]); DoubleUslot_patch = Uslot_patch-h4-h5-h6; figure show(DoubleUslot_patch)
Измените слои в стеке
Измените существующий стек путем представления нового теплоотвода в свойстве Layers.
slotPatch.Layers = {DoubleUslot_patch,d1,p2};
figure
show(slotPatch)
Поймайте в сети и постройте отражательный коэффициент
Поймайте в сети структуру на самой высокой частоте операции и вычислите отражательный коэффициент.
figure mesh(slotPatch,'MaxEdgeLength',.01,'MinEdgeLength',.001,'GrowthRate',0.5)
s2 = sparameters(slotPatch,freq); figure(s11Fig); rfplot(s2,1,1);
Параметры антенны закрашенной фигуры тройной полосы U-паза
Для операции тройной полосы введен третий U-паз, и существующие параметры слота настроены. Параметры показывают ниже на основе [2].
d = 14.5e-3; Ux1 = 14e-3; Ux2 = 18e-3; Ux3 = 22e-3; Uy1 = 18.7e-3; Uy2 = 9e-3; Uy3 = 4e-3; Ud2 = 3.5e-3; Ud3 = 1.5e-3; Ua1 = 2e-3; Ua3 = 1e-3;
Создайте Тройной теплоотвод U-паза
N1 = 20; %50; N2 = 10; %10; h1 = antenna.Rectangle('Length',Ua1,'Width',Uy1,'NumPoints',[N2 N1 N2 N1],'Center',[-Ux1/2 + Ua1/2, -L/2 + Ud1 + Uy1/2]); h2 = antenna.Rectangle('Length',Ua1,'Width',Uy1,'NumPoints',[N2 N1 N2 N1],'Center',[Ux1/2 - Ua1/2, -L/2 + Ud1 + Uy1/2]); h3 = antenna.Rectangle('Length',Ux1,'Width',Ua1,'NumPoints',[N1 N2 N1 N2],'Center',[0,-L/2 + Ud1 + Ua1/2]); Uslot_patch = s-h1-h2-h3; h4 = antenna.Rectangle('Length',Ua2,'Width',Uy2,'NumPoints',[N2 N1 N2 N1],'Center',[-Ux2/2 + Ua2/2, -L/2 + Ud2 + Uy2/2]); h5 = antenna.Rectangle('Length',Ua2,'Width',Uy2,'NumPoints',[N2 N1 N2 N1],'Center',[Ux2/2 - Ua2/2, -L/2 + Ud2 + Uy2/2]); h6 = antenna.Rectangle('Length',Ux2,'Width',Ua2,'NumPoints',[N1 N2 N1 N2],'Center',[0,-L/2 + Ud2 + Ua2/2]); DoubleUslot_patch = Uslot_patch-h4-h5-h6; h7 = antenna.Rectangle('Length',Ua3,'Width',Uy3,'NumPoints',[N2 N1 N2 N1],'Center',[-Ux3/2 + Ua3/2, -L/2 + Ud3 + Uy3/2]); h8 = antenna.Rectangle('Length',Ua3,'Width',Uy3,'NumPoints',[N2 N1 N2 N1],'Center',[Ux3/2 - Ua3/2, -L/2 + Ud3 + Uy3/2]); h9 = antenna.Rectangle('Length',Ux3,'Width',Ua3,'NumPoints',[N1 N2 N1 N2],'Center',[0,-L/2 + Ud3 + Ua3/2]); TripleUslot_patch = DoubleUslot_patch-h7-h8-h9; figure show(TripleUslot_patch)
Измените слои в стеке
slotPatch.Layers = {TripleUslot_patch,d1,p2};
slotPatch.FeedLocations = [0 L/2-d 1 3];
figure
show(slotPatch)
Поймайте в сети и постройте отражательный коэффициент
figure mesh(slotPatch,'MaxEdgeLength',.005,'MinEdgeLength',.001,'GrowthRate',0.7)
s3 = sparameters(slotPatch,freq); figure(s11Fig) rfplot(s3,1,1) legend('Single','Double','Triple') title('S_1_1')
Заключение
Модели многополосной антенны закрашенной фигуры U-паза единственного слоя, как обсуждено в [1], и [2] создавались и анализировались и соглашаются хорошо с результатами, о которых сообщают.
Ссылка
[1] К. Ф. Ли, С. Л. С. Янг и А. Кишк, "Универсальная антенна закрашенной фигуры U-паза", 2 009 3-х европейских Конференций по Антеннам и Распространению, Берлину, 2009, стр 3312-3314.
[2] В. К. Мок, С. Х. Вонг, К. М. Лук и К. Ф. Ли, "Одноуровневая Двухдиапазонная Одно Закрашенная фигура и Антенны Закрашенной фигуры Тройной Полосы", в Транзакциях IEEE на Антеннах и Распространении, издании 61, № 8, стр 4341-4344, август 2013.