Создание сегмента с двойным разъемом

Двухслотовый патч недоступен как часть библиотеки инструментов антенны. Однако можно создать геометрию с помощью базового примитива формы прямоугольника. Эту информацию можно поместить в антенный объект customExherentGeometry, и для создания слотов будет выполнена логическая операция.

rect1 = antenna.Rectangle('Length', 37e-3, 'Width', 37e-3);
p1 = getShapeVertices(rect1);
slot1 = antenna.Rectangle('Length', 2e-3, 'Width', 23e-3,               ...
    'Center', [-5e-3, 0],'NumPoints',[5 10 5 10]);
p2 = getShapeVertices(slot1);
slot2 = antenna.Rectangle('Length', 2e-3, 'Width', 23e-3,               ...
    'Center', [ 5e-3, 0],'NumPoints',[5 10 5 10]);
p3 = getShapeVertices(slot2);
feed1 = antenna.Rectangle('Length', 0.5e-3, 'Width', 0.5e-3,            ...
    'Center', [-17.25e-3 0]);
p4 = getShapeVertices(feed1);

ant = customAntennaGeometry;
ant.Boundary = {p1,p2,p3,p4};
ant.Operation = 'P1-P2-P3+P4';
ant.FeedLocation = [-17.5e-3,0,0];
ant.FeedWidth    = 0.5e-3;
figure
show(ant);

Обеспечить опору полости с помощью зонда

Используйте сегмент слота, созданный в качестве возбудителя полости, и включите подачу зонда. Ниже показана структура патч-антенны на воздушной подложке.

c = cavity('Exciter', ant, 'Length', 57e-3, 'Width', 57e-3, 'Height',   ...
    6.35e-3, 'Spacing', 6.35e-3, 'EnableProbeFeed', 1);
figure;
show(c);

Расчет импеданса антенны

Вычислите импеданс антенны в диапазоне от 2,4 ГГц до 3 ГГц. На рисунке видно, что антенна резонирует около 2,76 ГГц.

figure;
impedance(c, linspace(2.4e9, 3.0e9, 61));

Визуализация антенной сетки

При наибольшей частоте 2,2 ГГц длина волны (лямбда) в диэлектрике TMM10 43,6 мм. Таким образом, толщина подложки составляет лямбда/7. Таким образом, чтобы сделать толстую подложку точной, автоматически генерируются два слоя тетраэдров.

figure;
mesh(c);

Добавление диэлектрической подложки

Заполните пространство между полостью и пластырем подложкой Роджерса TMM10 из диэлектрического каталога.

c.Substrate = dielectric('TMM10');
show(c);

Зацепление антенны

Сетка антенны с максимальной длиной кромки 3,5 мм.

mesh(c,'MaxEdgelength',3.5e-3);

Расчет импеданса антенны

Эффект диэлектрической постоянной заключается в перемещении резонанса приблизительно на коэффициент sqrt (9,8) ~ 3. Таким образом, миниатюризация антенны достигается добавлением диэлектрической подложки. Однако при увеличении диэлектрической проницаемости подложки более высокий добротность антенны создает резкий резонанс. Из-за большого количества шагов частоты результаты предварительно вычисляются и сохраняются. Показан только один из самых высокочастотных вычислений.

zl = impedance(c, 2.2e9);
load cavitypatch;
figure;
plot(freq./1e9, real(Z), 'b', freq./1e9, imag(Z), 'r', 'LineWidth',2);
xlabel('Frequency (GHz)');
ylabel('Impedance (ohm)');
legend('Resistance','Reactance');
grid on;

Изготовленная антенна с коммутацией слотов

Была изготовлена двойная коммутационная антенна, и ее коэффициент отражения был измерен в антенной лаборатории в Вустерском политехническом институте (WPI). Как видно из сюжета ниже, очень хорошее согласие достигается на более низкой частоте. На верхней частоте разность коэффициентов отражения составляет около 3,5%. Это может быть связано с наличием разъема SMA на реальной антенне или изменением частоты диэлектрической проницаемости подложки.

figure
plot(freq./1e9,s11_meas,'-r','LineWidth',2); grid on;
hold on
plot(freq./1e9,s11_sim,'-b','LineWidth',2); grid on;
xlabel('Freq (GHz)')
ylabel('S11 (dB)')
axis([0.5,2.2,-5,0])
title('Antenna S11 Data')
legend('Measurement','Simulated','Location', 'best')