Расчетные параметры

Определите расчетные параметры антенны в соответствии с [1].

pcbThickness = 0.8e-3;
pcbMaterial = 'FR4';
pcbEpsilonR = 4.4;
pcbTraceWidth = 1.5e-3;
gndLength = 110e-3;
gndWidth = 110e-3;
slotLength = 53.7e-3;
slotWidth = 53.7e-3;
offsetTraceLength = 28e-3;
pcbTraceLength =(gndWidth/2-slotWidth/2) + offsetTraceLength;

Создание слоевых фигур

С помощью параметров проектирования создайте основные примитивы формы. Антенна имеет два металлических слоя по обе стороны однослойной ПП. Первый металлический слой - это линия подачи микрополоскового материала, а второй слой металла - это грунтовая плита с широкой прорезью, вырезанной из нее. После определения фигур используйте логическое вычитание для создания прорези в опорной плоскости.

feed = antenna.Rectangle('Length',pcbTraceWidth,'Width',pcbTraceLength,...
                             'Center',[0, -gndWidth/2+pcbTraceLength/2],...
                             'NumPoints',[2 40 2 40]);
gnd = antenna.Rectangle('Length',gndLength,'Width',gndWidth);
gndslot = antenna.Rectangle('Length',slotLength,'Width',slotWidth);
gndPlane = gnd -gndslot;
figure;
show(gndPlane)

Создать стек

Создайте пакет печатных плат путем определения диэлектрического материала и размещения слоев в описании сверху вниз, начиная с самого верхнего слоя металла. Определите расположение подачи и диаметр подачи. Эта антенна имеет микрополосковую линию питания, выведенную к краю платы.

d = dielectric(pcbMaterial);
d.EpsilonR = pcbEpsilonR;
d.Thickness = pcbThickness;
p = pcbStack;
p.Name = 'Strip-fed slot';
p.BoardShape = gnd;
p.BoardThickness = pcbThickness;
p.Layers = {feed,d,gndPlane};
p.FeedLocations = [0,-gndWidth/2,1,3];
p.FeedDiameter = pcbTraceWidth/2;
figure;
show(p)

Вычислить S-параметры

Коэффициент отражения антенны показывает, насколько хорошо она реагирует на стимул на любой конкретной частоте. Обычно считается, что dB является хорошим с точки зрения согласования импеданса. Опорным импедансом здесь является значение по умолчанию 50 Ом.

fmin = 1.4e9;
fmax = 2.6e9;
Z0 = 50;
N = 21;
freq = linspace(fmin,fmax,N);
s = sparameters(p,freq,Z0);
s11Fig = figure;
rfplot(s,1,1)

Сюжет раскрывает хорошее совпадение с 50-омами в пределах полосы 1.6 - 1.85 ГГц.

Файлы Гербера

Файлы Gerber являются часто используемым форматом для экспорта информации о геометрии ПП. Для создания этих файлов требуются две дополнительные части информации, кроме самой ПП. Первый - это тип используемого разъема, а второй - услуга производства печатной платы/услуги просмотра. Тип RF-разъема определяет расположение площадок на печатной плате. Антенный Toolbox™ содержит каталог услуг ПП и радиочастотных разъемов. Каталог услуг PCB поддерживает настройку процесса создания файлов Gerber как для производства, так и для онлайн-просмотра.

Gerber generation Коллекция файлов Gerber, описывающих печатную плату (PCB), имеет различную роль. Каждый файл описывает конкретный аспект конструкции печатной платы. Например, на печатной плате имеются металлические области, соответствующие сигналу и заземлению, которые заполнены медью. Эта информация записывается в файлы .gtl и .gbl. Информация о паяльной маске, которая применяется для защиты и изоляции металлических областей, записывается в файлы .gts и .gbs. Проектная информация кодируется в слой шелкографа, обозначенный файлами .gto и .gb. Чтобы понять процесс создания этих файлов, используйте службу производства печатной платы с интерактивным средством просмотра для визуализации конструкции.

Использование Зрителя Гербера онлайн MayhewWriter, чтобы настроить процесс поколения файла Гербера для Мейхьюлэбов бесплатный онлайн 3D зритель Гербера. Выберите соединитель кромки SMA из каталога и измените его для данной конструкции. Для создания PCBWriter используйте модель антенны ПП, службу и радиочастотный разъем.

W = PCBServices.MayhewWriter;
W.Filename = 'Microstrip-fed slot patch-MH';
C = SMAEdge_SamtecCustom;
C.EdgeLocation = 'south';
C.ExtendBoardProfile = false;
Am = PCBWriter(p,W,C);

Выполните команду gerberWrite для создания файлов Gerber.

gerberWrite(Am)

Файлы создаются и помещаются в ZIP-папку с тем же именем, что и в свойстве Filename выбранной службы ПП. Папка находится в текущей рабочей папке. Файлы в папке показаны на рисунке ниже.

Кроме того, при наличии доступа в интернет откроется окно браузера для бесплатного 3D онлайн-просмотра Gerber Mayhewlabs. Выберите и перетащите все созданные файлы в окно браузера. Файлы и их назначение организованы, как показано ниже. Когда будете готовы, нажмите кнопку «Готово».

Проект печатной платы, описанный в наборе файлов Gerber, теперь визуализируется в окне браузера. Используйте мышь для ориентации и позиционирования конструкции. Меню в правой части экрана позволяют выборочно просматривать различные части файла Gerber, такие как паяльная маска, медные слои и шелкография.

PCB Service for Manufacturing Используйте SeedingWriter для настройки процесса создания файлов Gerber для услуг производства печатной платы Seeed Fusion. Восстановите PCBWriter с помощью новой службы.

W = PCBServices.SeeedWriter;
W.Filename = 'Microstrip-fed slot patch-SS';
As = PCBWriter(p,W,C);

Выполните команду gerberWrite для создания файлов Gerber.

gerberWrite(As)

Производимая антенна и измерения

Отправьте заказ на веб-сайте Seeed Fusion вместе с созданными файлами Gerber. Изготовленная антенна отправляется по почте через несколько недель.

Коэффициент отражения прототипа антенны измеряли в антенной лаборатории Вустерского политехнического института (WPI). Результаты нанесены на график, как показано ниже.

s11_1 = csvread('TRACE01.CSV',3,0);
freq_trace = s11_1(:,1)./1e9;
s11Data = s11_1(:,2);
figure(s11Fig)
hold on
plot(freq_trace, s11Data,'LineWidth',2);
legend('Analysis','Measurement','Location','SouthEast')
title('S_1_1')
hold off

Заключение

Согласование проанализированных и измеренных результатов является разумным с приблизительно 4% абсолютной погрешностью в минимуме.

Ссылка

[1] Цзя-И Сце и Кин-Лу Вонг, «Расширение полосы пропускания печатной широкослотовой антенны с микрополосковым питанием», в IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 49, no. 7, pp. 1020-1024, Jul 2001.