В этом примере показано, как к разработке и реализации discone антенна для внутреннего использования в цифровом телевидении получающие и передающие системы. Антенны Discone являются широкой пропускной способностью и всенаправленными антеннами излучения, которые широко используются в VHF и UHF широковещательные системы. Антенна состоит из кругового диска и конуса, вершина которого приближается к центру диска.
Rd = 55e-3; % Radius of disc Rc1 = 72.1e-3; % Broad Radius of cone Rc2 = 1.875e-3; % Narrow Radius of cone Hc = 160e-3; % Vertical height of cone Fw = 1e-3; % Feed Width S = 1.75e-3; % Spacing between cone and disc
Вышеупомянутые размерности, обеспеченные в [1], помогают спроектировать discone антенну, чтобы покрыть частоты между 470 и 862 МГц, который является полосой Ultra High Frequency телевизионного вещания.
Создайте discone антенну с помощью заданных параметров
ant = discone;
ant.Height = Hc;
ant.ConeRadii = [Rc2 Rc1];
ant.DiscRadius = Rd;
ant.FeedHeight = S;
ant.FeedWidth = Fw;
figure;
show(ant);
title('Discone Antenna Element');
Операционные характеристики discone антенны в основном зависят от широкого и узкого радиуса и высоты конуса. Радиус диска и высота конуса связаны с минимальной частотой операции антенны, где диск должен иметь полный диаметр 0.7 раза длины волны четверти минимальной рабочей частоты антенны. В этом примере минимальная рабочая частота составляет 470 МГц. Более высокая частота discone антенны в основном определяется размером узкого радиуса конуса и разрыва между конусом и диском. Эти размерности будут управлять входным импедансом и используются, чтобы гарантировать подобранность импедансов. Маленькие изменения на этих размерностях могут наложить существенное изменение в соответствии антенны.
freq = (0.1:0.01:3)*1e9;
[~] = mesh(ant,'MaxEdgeLength',10e-3);
s1 = sparameters(ant,freq);
rfplot(s1);
Антенна, как говорят, находится в хорошей эффективности, когда отражательный коэффициент ниже-10dB. Существует хорошая подобранность импедансов от 460 МГц до 2,3 ГГц. Когда вы строите S-параметры по широкому спектру частот, можно наблюдать широкополосные характеристики discone антенны.
Постройте диаграмму направленности на уровне 470 МГц
f = 470e6; figure; pattern(ant,f);
Шаблон является всенаправленным от 470 МГц до 862 МГц с усилением в пределах от 1,75 к 2.3 dBi. Из-за всенаправленных характеристик, discone антенна используется в системах телевизионного вещания.
Шаблон вертикального изменения является 2D диаграммой направленности антенны
p1 = patternElevation(ant,470e6); p2 = patternElevation(ant,862e6); p3 = patternElevation(ant,1.5e9); p4 = patternElevation(ant,3e9); figure; polarpattern(p1); hold on; polarpattern(p2); polarpattern(p3); polarpattern(p4); legend ({'470MHz' '862MHz' '1500MHz' '3000MHz'});
Диаграмма направленности является всенаправленной в плоскости азимута и двунаправленной в плоскости вертикального изменения.
Антенна обеспечивает соответствующую пропускную способность, ниже-10dB потери возврата, между 460 МГц и 2,3 ГГц, и обеспечивает всенаправленную диаграмму направленности в продуманной полосе TV от 470 МГц до 862 МГц. Существует хорошее соглашение между результатами симуляции и результатами [1] в терминах направленности диаграммы направленности.
[1] R.Goncalves, P.Pinho и N.B.Carvalho, "Разработка и реализация 3D распечатала discone антенну для системы телевизионного вещания", 2 015 IEEE Международный Симпозиум по Антеннам и Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting, Ванкувер, BC, 2015, стр 314-315.
[2] Сэрита Верма, Abhilasha Mishra, хан Rukhsana, "Анализ Изменения Различных Параметров на Проекте Антенны Discone", Усовершенствованные Вычислительные Методы в Электромагнетизму, Объем 2012 (2012), 1-5.