Определение параметров

Rd  = 55e-3;                % Radius of disc
Rc1 = 72.1e-3;              % Broad Radius of cone
Rc2 = 1.875e-3;             % Narrow Radius of cone
Hc  = 160e-3;               % Vertical height of cone
Fw  = 1e-3;                 % Feed Width
S   = 1.75e-3;              % Spacing between cone and disc

Указанные выше размеры, представленные в [1], помогают проектировать дисконную антенну для покрытия частот от 470 до 862 МГц, которая является диапазоном сверхвысоких частот телевизионного вещания.

Создать дисконную антенну

Создание дисконной антенны с использованием заданных параметров

ant = discone;
ant.Height = Hc;
ant.ConeRadii  = [Rc2 Rc1];
ant.DiscRadius = Rd;
ant.FeedHeight = S;
ant.FeedWidth  = Fw; 
figure;
show(ant);
title('Discone Antenna Element');

S-параметры

Эксплуатационные характеристики дисконной антенны в основном зависят от широкого и узкого радиуса и высоты конуса. Радиус диска и высота конуса связаны с минимальной частотой работы антенны, где диск должен иметь общий диаметр 0,7 раза в четверть длины волны минимальной рабочей частоты антенны. В этом примере минимальная рабочая частота составляет 470 МГц. Более высокая частота дисконной антенны в основном определяется размером узкого радиуса конуса и зазором между конусом и диском. Эти размеры управляют входным импедансом и используются для обеспечения соответствия импеданса. Небольшие изменения этих размеров могут привести к существенному изменению согласования антенн.

freq = (0.1:0.01:3)*1e9;
[~] = mesh(ant,'MaxEdgeLength',10e-3);
s1 = sparameters(ant,freq);
rfplot(s1);

Считается, что антенна имеет хорошие рабочие характеристики, когда коэффициент отражения ниже -10dB. Существует хорошее соответствие импеданса от 460 МГц до 2,3 ГГц. При построении графика S-параметров в широком диапазоне частот можно наблюдать широкополосные характеристики дисконной антенны.

Картина излучения

Построить график излучения на 470MHz

f = 470e6;
figure;
pattern(ant,f);

Структура является всенаправленной от 470 МГц до 862 МГц, с усилением от 1,75 до 2,3 дБи. Благодаря ненаправленным характеристикам в системах телевещания используется дисконная антенна.

Образец фасада

Диаграмма высот - 2D диаграмма направленности антенны

p1 = patternElevation(ant,470e6);
p2 = patternElevation(ant,862e6);
p3 = patternElevation(ant,1.5e9);
p4 = patternElevation(ant,3e9);
figure;
polarpattern(p1);
hold on;
polarpattern(p2);
polarpattern(p3);
polarpattern(p4);
legend ({'470MHz' '862MHz' '1500MHz' '3000MHz'});

В плоскости азимута и в плоскости возвышения - двунаправленная.

Заключение

Антенна обеспечивает согласованную полосу частот ниже -10dB обратных потерь в диапазоне от 460 МГц до 2,3 ГГц и обеспечивает ненаправленную диаграмму направленности излучения в рассматриваемом диапазоне ТВ от 470 МГц до 862 МГц. Существует хорошее согласие между результатами моделирования и результатами [1] с точки зрения направленности диаграммы направленности.

Ссылки

[1] R.Goncalves, P.Pinho и N.B.Carvalho, «Проектирование и внедрение 3D печатной дисконной антенны для системы телевещания», Международный симпозиум IEEE 2015 по антеннам и распространению и Национальное научное совещание USNC/URSI, Ванкувер, до

[2] Сарита Верма, Абхилаша Мишра, Рухсана хан, «Анализ вариации различных параметров по конструкции дисконной антенны», Передовые вычислительные методики в электромагнетике, том 2012 (2012), 1-5.