Антенны микрополосковой линии закрашенной фигуры полосы ISM и взаимно двойные закрашенные фигуры

В этом примере показано, как к разработке и реализации прямоугольная, круговая, треугольная и эллиптическая микрополосковая линия закрашенной фигуры антенны, выполняющие ISM (Промышленный Научный и Медицинский) полоса.

Задайте параметры

Все эти микрополосковые антенны, состоящие из PCB с 6,6-миллиметровой толщиной с диэлектрической постоянной EpsilionR 4.2, и касательной потерь 0,02, и наземной плоскости квадрата 100 мм x 100 мм, питаемых коаксиальным зондом на 1,3 мм в диаметре, спроектированы, чтобы выполнить полосу ISM (2.4 - 2.5 ГГц).

LGp = 100e-3;       % Ground plane length
WGp = 100e-3;       % Ground plane width
h = 6.6e-3;         % Height of the substrate

Задайте параметры эллиптической антенны закрашенной фигуры

Спроектируйте зонд feed patchMicrostripElliptical антенна с помощью размерности 33,5-миллиметровой главной оси, 18,8-миллиметровой незначительной оси. Канал возмещен на 11,6 мм от источника вдоль Оси X.

a = 33.5e-3;       % Major Axis       
b = 18.8e-3;        % Minor Axis
f = 11.6e-3;        % Feed Offset     
d = dielectric('EpsilonR',4.2,'LossTangent',0.02);

Создайте patchMicrostripElliptical антенна с помощью заданных параметров.

p_Ellipse= patchMicrostripElliptical('MajorAxis',a,'MinorAxis',b,...
    'Height',h,'Substrate',d,'GroundPlaneLength',LGp,'GroundPlaneWidth',... 
    WGp,'FeedOffset',[-(a/2-f) 0]);
figure; 
show(p_Ellipse);

Figure contains an axes. The axes with title patchMicrostripElliptical antenna element contains 6 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed, Air.

Задайте параметры круговой антенны закрашенной фигуры

Спроектируйте тестовый канал patchMicrostripCircular антенна с помощью размерности 16-миллиметрового Радиуса. Канал возмещен на 9,25 мм от источника вдоль Оси X.

r = 16e-3;          % Radius  
f1 = 9.25e-3;       % Feed Offset

Создайте patchMicrostripCircular антенна с помощью заданных параметров.

p_Circle= patchMicrostripCircular('Radius',r,'Height',h,'Substrate',d,...
    'GroundPlaneLength',LGp,'GroundPlaneWidth',WGp,'FeedOffset',[-(r-f1) 0]);
figure; 
show(p_Circle);

Figure contains an axes. The axes with title patchMicrostripCircular antenna element contains 6 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed, Air.

Задайте параметры прямоугольной антенны закрашенной фигуры

Спроектируйте питаемый зондом rectangular patchMicrostrip антенна с помощью размерности 28,20 мм длиной, 34,06 мм шириной. Канал возмещен на 5,3 мм от источника вдоль Оси X.

rect1 = 28.20e-3;  % length    
rect2 = 34.06e-3;  % width   
f2 = 5.3e-3;       % feedoffset

Создайте a patchMicrostrip прямоугольная антенна с помощью заданных параметров.

p_rect= patchMicrostrip('Length',rect1,'Width',rect2,'Height',h,'Substrate',d,...
    'GroundPlaneLength',LGp,'GroundPlaneWidth',WGp,... 
    'FeedOffset',[-(rect1/2-f2) 0]);
figure; 
show(p_rect);

Figure contains an axes. The axes with title patchMicrostrip antenna element contains 6 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed, Air.

Задайте параметры треугольной антенны закрашенной фигуры

Спроектируйте равносторонний patchMicrostripTriangular антенна с помощью размерности 37,63-миллиметровой стороны. Канал возмещен на 3,8 мм от источника вдоль Оси Y.

side = 37.63e-3;    
f_off = 3.8e-3;     
p_triang= patchMicrostripTriangular('side',side,'Height',h,'Substrate',d,...
    'GroundPlaneLength',LGp,'GroundPlaneWidth',WGp,...
    'FeedOffset',[0 -side/2+f_off]);  
figure; 
show(p_triang);

Figure contains an axes. The axes with title patchMicrostripTriangular antenna element contains 6 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed, Air.

Визуализируйте отражательную содействующую величину закрашенных фигур

Постройте отражательный коэффициент для этих антенн по полосе и ссылочному импедансу 50 Ом. Кривые для отражательной содействующей величины показывают в ниже фигуры. Вручную сетка антенн закрашенной фигуры с длинами другого края.

Визуализируйте диаграмму направленности

Направленность антенн составляет приблизительно 6,37 дБ для Эллиптической закрашенной фигуры, 7 дБ для круговой закрашенной фигуры, 7,37 дБ для прямоугольной закрашенной фигуры и 6,16 дБ для треугольной закрашенной фигуры.

Взаимно связываясь между прямоугольными и треугольными закрашенными фигурами

Этот раздел посвящен исследованию случаев, фокусирующихся на настройках с самыми низкими взаимными связями. Относительное смещение 'd' фиксируется как lambda/2, две закрашенных фигуры, помещенные рядом друг с другом настройка и закрашенные фигуры, расположенные в центр прямоугольной наземной плоскости на 160 мм x 100 мм с подложкой FR4.

LGp1 = 160e-3;       % Ground plane length
WGp1 = 100e-3;       % Ground plane width
Ground_plane1=antenna.Rectangle('Length',LGp1,'Width',WGp1);% Ground plane
dis = 0.0612;        % distance between two patches (d = lambda/2)

Создайте patchMicrostrip прямоугольная антенна с помощью заданных параметров.

r_ant = pcbStack(p_rect);
rect_p = r_ant.Layers{1};
rect_p.Center = [-dis/2 0];

Создайте patchMicrostripTriangular антенна с помощью заданных параметров.

t_ant = pcbStack(p_triang);
triangle_p = t_ant.Layers{1};
triangle_p= rotateZ(triangle_p,180);
triangle_p= translate(triangle_p,[dis/2, 0, 0]);
patch = rect_p+triangle_p; % adding patches

Задайте стек PCB

Используйте pcbStack задавать металлические и диэлектрические слои для взаимно двойной антенны закрашенной фигуры. верхний слой является слоем закрашенной фигуры, второй слой является диэлектрическим слоем, и третий слой является наземной плоскостью.

p_mc=pcbStack;
d4=dielectric('EpsilonR',4.2,'Thickness',h,'LossTangent',0.02);
p_mc.BoardThickness=d4.Thickness;
p_mc.BoardShape.Length=LGp1;
p_mc.BoardShape.Width=WGp1;
p_mc.Layers={patch,d4,Ground_plane1};
p_mc.FeedLocations=[-dis/2 -(rect1/2-f2) 1 3; dis/2 -5.3075e-3 1 3];
p_mc.FeedDiameter=1.3e-3;
figure; 
show(p_mc);

Figure contains an axes. The axes with title pcbStack antenna element contains 13 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed, Air.

Диаграмма направленности взаимно двойных закрашенных фигур

Сторона - направленность настройки стороны составляет 7,4 дБ

figure; 
pattern(p_mc,2.45e9);

Figure contains an axes and other objects of type uicontrol. The axes contains 13 objects of type patch, surface. These objects represent Air.

Величина шаблона

figure;
[fm,~,t10] = pattern(p_mc,2.45e9,0,0:360); 
polarpattern(t10,fm);

Ссылка

1) https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp? tp =&arnumber=7225105

2) Зонд - ФРС линейно - поляризованные электрически эквивалентные микрополосковые антенны на подложках FR4

Смотрите также

|

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте