Широкополосная блейд-дипольная антенна и массив

Этот пример показывает анализ блейд-диполя как один элемент и в 2 X 2 массива с акцентом на его широкополосное поведение.

Блейд-диполь

Разделите диполи, или цилиндрические дубликаты имеют значительный емкостный компонент к его импедансу и обычно обладают узкой пропускной способностью импеданса. Известно, что расширение диполя или утолщение цилиндрических поперечных сечений облегчают подобранности импедансов по более широкому частотному диапазону [1]. Эти широкие диполи, известны как блейд-диполи. Мы смоделируем такой блейд-диполь в этом примере [2].

L = 117e-3;         % Total half-length of blade dipole
W = 140e-3;         % Width of blade dipole
Ld = 112e-3;        % Half-length excluding impedance match taper
fw = 3e-3;          % Feed width
g = 3e-3;           % Feed gap

bladeDipole = dipoleBlade('Length', L, 'width', W);

Блейд-диполь состоит из двух идентичных металлических ручек, которые включают клиновидный раздел близко к каналу. Клиновидный раздел гарантирует лучшую подобранность импедансов 50 Ω.

figure
show(bladeDipole)

Figure contains an axes. The axes with title dipoleBlade antenna element contains 3 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed.

Вычислите отражательный коэффициент блейд-диполя

Хороший способ изучить качество соответствия импеданса, в этом случае к 50 Ω, должен изучить отражательный коэффициент антенны. Мы выбираем частотный диапазон от 200 МГц до 1,2 ГГц и вычисляем S-параметры антенны.

fmin = 0.2e9;
fmax = 1.2e9;
Nfreq = 21;
freq = linspace(fmin,fmax,Nfreq);
s_blade = sparameters(bladeDipole,freq);

Сравните с тонким диполем

Чтобы изучить различие между эффективностью блейд-диполя и традиционного тонкого диполя, создайте типичный диполь из библиотеки Antenna Toolbox с той же общей длиной как блейд-диполь, но с шириной, совпадающей с feedwidth, i.e. 3 мм. Вычислите и постройте отражательный коэффициент обоих диполей.

thinDipole = dipole;
thinDipole.Length = 2*L;
thinDipole.Width = fw;
s_thin = sparameters(thinDipole,freq);
figure
rfplot(s_blade,1,1);
hold on
rfplot(s_thin,1,1)
legend('Blade Dipole','Thin Dipole')
title('Bandwidth Enhancement with Blade Dipole')

Figure contains an axes. The axes with title Bandwidth Enhancement with Blade Dipole contains 2 objects of type line. These objects represent Blade Dipole, Thin Dipole.

Создайте 2 X 2 массива блейд-диполей на Боге GroundPlane

Такие блейд-диполи могут использоваться в качестве базовых блоков для модульных массивов [2].

Создайте блейд-диполь, поддержанный бесконечным Присвоением отражателя блейд-диполь как возбудитель к отражателю бесконечной степени. Диполь расположен на плоскость X-Y (z=0).

bladeDipole.Tilt = 90;
bladeDipole.TiltAxis = [0 1 0];
ref = reflector;
ref.Exciter = bladeDipole;
ref.GroundPlaneLength = inf;
ref.GroundPlaneWidth = inf;
ref.Spacing = 120e-3;
figure
show(ref);

Figure contains an axes. The axes with title dipoleBlade over infinite ground plane contains 4 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed, infinite ground.

Создайте прямоугольный массив с поддержанным диполем отражателя, Делают 2 X, 2 прямоугольных массива с отражателем поддержали блейд-диполь. Интервалы между элементами выбраны для центра полосы. Эта сила вводит скрипучие лепестки, поскольку интервал становится приблизительно 0,81 λ на уровне 1 ГГц. Однако для несканирования приложений этот больший интервал не должен вызывать проблемы.

ref_array = rectangularArray;
ref_array.Element = ref;
ref_array.RowSpacing = 245e-3;
ref_array.ColumnSpacing = 245e-3;
figure
show(ref_array);

Figure contains an axes. The axes with title rectangularArray of dipoleBlade over infinite ground plane contains 13 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed, infinite ground.

Вычислите активный отражательный коэффициент

Для маленького 2 X 2 массива, каждый элемент испытывает ту же среду. Поэтому активный отражательный коэффициент любого из элементов должен быть достаточным, чтобы изучить соответствующую эффективность.

s_array = sparameters(ref_array,freq);
figure
rfplot(s_array,1,1)
title('Active Element Reflection Coefficient')

Figure contains an axes. The axes with title Active Element Reflection Coefficient contains an object of type line. This object represents dB(S_{11}).

Блейд-диполь в 2 X 2 массива продолжает показывать широкополосную эффективность. Пропускная способность приблизительно 2.6:1, измерена как отношение самого высокого к самой низкой частоте, на которой отражательная содействующая кривая пересекает-10 дБ.

Ссылки

[1] К. А. Баланис, теория антенны. Анализ и проектирование, Вайли, Нью-Йорк, 3-й выпуск, 2005.

[2] В. Ийер, С. Макаров, Ф. Некугэр, "На широкополосном модульном проектировании небольших массивов плоских диполей", Антенны IEEE и Общество Распространения Международный Симпозиум (APSURSI), pp.1-4, 11-17 июля 2010.

Смотрите также

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте