В этом примере показано, как создавать, визуализировать и анализировать элементы антенны на панели инструментов антенны.
Определите спиральную антенну с помощью helix антенный элемент в библиотеке моделирования и анализа антенн.
hx = helix
hx =
helix with properties:
Radius: 0.0220
Width: 1.0000e-03
Turns: 3
Spacing: 0.0350
WindingDirection: 'CCW'
FeedStubHeight: 1.0000e-03
GroundPlaneRadius: 0.0750
Conductor: [1x1 metal]
Tilt: 0
TiltAxis: [1 0 0]
Load: [1x1 lumpedElement]
Используйте show функция для просмотра структуры спиральной антенны. Спиральная антенна состоит из проводника спиральной формы на плоскости заземления. Плоскость заземления антенны находится в плоскости X-Y.
show(hx)
Измените следующие свойства спиральной антенны: Radius = 28e-3, Width = 1.2e-3, Number of Turns = 4 Отображение свойств антенны. Просмотрите антенну, чтобы увидеть изменение в структуре.
hx = helix('Radius',28e-3,'Width',1.2e-3,'Turns',4)
hx =
helix with properties:
Radius: 0.0280
Width: 0.0012
Turns: 4
Spacing: 0.0350
WindingDirection: 'CCW'
FeedStubHeight: 1.0000e-03
GroundPlaneRadius: 0.0750
Conductor: [1x1 metal]
Tilt: 0
TiltAxis: [1 0 0]
Load: [1x1 lumpedElement]
show(hx)
Использовать pattern функция для построения диаграммы направленности спиральной антенны. Диаграмма направленности антенны - пространственное распределение мощности антенны. Диаграмма показывает направленность или усиление антенны. По умолчанию функция диаграммы направленности отображает направленность антенны.
pattern(hx,1.8e9)
Использовать patternAzimuth и patternElevation функции для построения диаграммы азимута и высоты спиральной антенны. Это 2D диаграмма направленности антенны на заданной частоте.
patternAzimuth(hx,1.8e9)
figure patternElevation(hx,1.8e9)
Используйте пару Имя-значение направленности (Directivity name-value) на выходе функции диаграммы направленности для вычисления направленности спиральной антенны. Направленность - способность антенны излучать мощность в конкретном направлении. Его можно определить как отношение максимальной интенсивности излучения в нужном направлении к средней интенсивности излучения во всех остальных направлениях.
Directivity = pattern(hx,1.8e9,0,90)
Directivity = 10.0430
Используйте EHfields функция для вычисления полей EH спиральной антенны. Поля EH представляют собой компоненты x, y, z электрических и магнитных полей антенны. Эти компоненты измеряются на определенной частоте и в определенных точках пространства.
[E,H] = EHfields(hx,1.8e9,[0;0;1]);
Используйте пару Имя-значение поляризации (Polarization name-value) в функции диаграммы направленности для построения графика различных диаграмм поляризации спиральной антенны. Поляризация - это ориентация электрического поля или Е-поля антенны. Поляризация классифицируется как эллиптическая, линейная или круговая. В этом примере показана правая круговая поляризованная (RHCP) картина излучения спирали.
pattern(hx,1.8e9,'Polarization','RHCP')
Используйте axialRatio функция для вычисления осевого отношения спиральной антенны. Осевое отношение антенны (AR) в заданном направлении количественно определяет отношение двух ортогональных составляющих поля, излучаемых в круговой поляризованной волне. Осевое отношение бесконечности подразумевает линейно поляризованную волну. Единица измерения - дБ.
ar = axialRatio(hx,1.8e9,20,30)
ar = 23.6238
Используйте beamwidth для вычисления ширины луча антенны. Ширина луча антенны - это угловая мера покрытия диаграммы направленности антенны. Измеряют угол ширины луча в плоскости, содержащей направление основного лепестка антенны.
[bw, angles] = beamwidth(hx,1.8e9,0,1:1:360)
bw = 57.0000
angles = 1×2
60 117
Используйте impedance функция вычисления и построения графика входного импеданса спиральной антенны. Входной импеданс - это отношение напряжения и тока в порту. Импеданс антенны рассчитывается как отношение фазорного напряжения (которое 1V при фазовом угле 0 °, как упоминалось выше) и фазорного тока в порту.
impedance(hx,1.7e9:1e6:2.2e9)
Используйте sparameters для вычисления S11 спиральной антенны. Коэффициент отражения антенны, или S_1_1, описывает относительную долю падающей ВЧ мощности, которая отражается обратно из-за несоответствия импеданса.
S = sparameters(hx,1.7e9:1e6:2.2e9,72)
S =
sparameters: S-parameters object
NumPorts: 1
Frequencies: [501x1 double]
Parameters: [1x1x501 double]
Impedance: 72
rfparam(obj,i,j) returns S-parameter Sij
rfplot(S)
Используйте returnLoss функция для вычисления и построения графика возвратных потерь спиральной антенны. Обратные потери антенны являются мерой эффективности подачи мощности от линии передачи к нагрузке, такой как антенна. Расчеты отображаются в логарифмическом масштабе.
returnLoss(hx,1.7e9:1e6:2.2e9,72)
Используйте vswr для вычисления и построения графика VSWR спиральной антенны. Антенна VSWR является еще одной мерой согласования импеданса между линией передачи и антенной.
vswr(hx,1.7e9:1e6:2.2e9,72)
Используйте charge для вычисления распределения заряда спиральной антенны. Распределение заряда - величина заряда на поверхности антенны на заданной частоте. Используйте current для вычисления распределения тока спиральной антенны. Распределение тока - величина тока на поверхности антенны на заданной частоте.
charge(hx,2.01e9)
figure current(hx,2.01e9)
Используйте mesh создание и отображение ячеистой структуры спиральной антенны. сетка используется для дискретизации поверхности антенны. В этом процессе электромагнитный решатель может обрабатывать геометрию и материал антенны. Форма основания или дискретизирующего элемента для разделения поверхности антенны представляет собой треугольник.
figure mesh(hx)
Укажите максимальную длину кромки для треугольников, используя пару имя-значение MaxEdgeLength. Эта пара имя-значение связывает спиральную структуру вручную.
figure
mesh(hx,'MaxEdgeLength',0.01)
meshconfig(hx,'auto')ans = struct with fields:
NumTriangles: 890
NumTetrahedra: 0
NumBasis: []
MaxEdgeLength: 0.0100
MeshMode: 'auto'
Моделирование и анализ массивов
[1] Баланис, С.А. "Теория антенн. Анализ и дизайн ", стр. 514, Вайли, Нью-Йорк, 3-е издание, 2005.