Вставная патч-антенна

Вставно-питающая патч-антенна обычно содержит выемку, которая вырезана из неотлучающего края патча, чтобы обеспечить плоский механизм подачи. Типичный механизм подачи включает в себя микрополосковую линию, копланарную с пластырем. Размер надреза, т.е. длина и ширина, вычисляются для достижения соответствия импеданса на рабочей частоте. Общее аналитическое выражение, которое используется для определения положения подачи вставки $$({}_{\mathrm{x0}},{}_{\mathrm{}}y0$$), расстояния от края участка вдоль его длины, показано ниже [2]. Длина и ширина сегмента равны L, W соответственно.

Также принято возбуждать пятно вдоль центральной линии (y = W/2), где W - ширина пятачной антенны, что делает y-координату нулевой. Это причина, выражение, показанное выше, только в терминах x-координаты.

Создание геометрии и сетки

Для создания геометрии и сетки структуры использовался toolbox™ PDE. Используйте функцию триангуляции в MATLAB™ для визуализации сетки.

load insetfeedpatchmesh
T = triangulation(t(1:3,:)',p');
figure
triplot(T)
axis equal
grid on
xlabel('x')
ylabel('y')

Создание патч-антенны

Чтобы преобразовать эту сетку в антенну, используйте Toolbox™ customExomedMesh from Antenna. Используйте функцию createFeed для определения канала.

c = customAntennaMesh(p,t);
createFeed(c,[-0.045 0 0],[-0.0436 0 0])
show(c)

Обеспечьте опору опорной платы для радиатора. Патч-антенны поддерживаются опорной платой. Для этого назначьте customExherMesh в качестве возбудителя для отражателя.

r = reflector;
r.Exciter = c;
r.GroundPlaneLength = 15e-2;
r.GroundPlaneWidth = 5e-2;
r.Spacing = 0.381e-3;
show(r)

Назначение подложки патч-антенне

Определите диэлектрический материал с $${}_{}\mathrm{}\mathrm{}$$тангенсом ϵr=2.2 и потерь 0,0009. Присвойте этот диэлектрический материал свойству «Подложка» в отражателе.

d = dielectric;
d.Name = 'RT5880';
d.EpsilonR = 2.2;
d.LossTangent = 0.0009;
r.Substrate = d;
show(r)

Анализ патч-антенны

Габаритные размеры этой патч-антенны велики и поэтому приводят к относительно большой сетке (диэлектрик + металл). Структура анализируется путем создания сетки с максимальной длиной кромки 4 мм и решается для параметров рассеяния. Максимальная длина кромки была выбрана немного меньшей, чем максимальная длина кромки по умолчанию, вычисленная на самой высокой частоте в диапазоне анализа 2,45 ГГц, что составляет около 4,7 мм. Анализируемые антенны загружаются из файла MAT в рабочее пространство.

load insetfeedpatch

Расчет S-параметров патч-антенны

Центральная частота анализа составляет приблизительно 2,4 ГГц. Определение диапазона частот

freq = linspace(2.35e9,2.45e9,41);
s = sparameters(r,freq,50);
figure
rfplot(s,1,1)

График показывает ожидаемое падение коэффициента отражения, близкое к 2. 4 ГГц. Значение опорного импеданса по умолчанию равно 50 $$\mathrm{Ом}$$. Используйте критерий -10 дБ для определения полосы пропускания коэффициента отражения для этого исправления, которая должна быть меньше 1%.

Визуализация текущего распределения

Используйте функциональный ток для построения графика распределения поверхностного тока для этой патч-антенны с частотой приблизительно 2,4 ГГц. Ток минимален по краям по своей длине и максимален посередине.

figure
current(r,2.4025e9)
view(0,90)

Обсуждение

Результаты для этой патч-антенны хорошо согласуются с эталонными результатами, приведенными в [1], стр. 111- 114.

Ссылка

[1] Jagath Kumara Halpe Gamage, «Эффективный космический доменный метод моментов для больших произвольных рассеивателей в планарных стратифицированных средах», департамент электроники и телекоммуникаций, Норвежский университет науки и техники .

[2] Лорена И. Базилио, М. А. Khayat, J. T. Williams, S.A. Long, «Зависимость входного импеданса от положения подачи зонда и микрополосковых линейных патч-антенн», IEEE Transactions on in Antennas and Propagation, vol. 49, no. 1, pp.45-47, Jan 2001.

[3] П. Б. Катехи и Н. Г. Алексопулос, «Частотно-зависимые характеристики разрывов микрополосковой цепи в миллиметровых интегральных схемах», IEEE Transactions on микроволновая теория и техника, том 33, № 10, стр. 1029-1035, 1985.