Физическая длина антенны - это фактические физические размеры антенны. Рассмотрим dipole антенна от антенного Toolbox™ с рабочей частотой 75 МГц и соответствующей длиной волны 4 м. dipole объект создает полуволновую дипольную антенну, следовательно, ее электрическая длина составляет Lambda/2 или 2 м, что равно физической длине антенны.
Электрическая длина антенны βl
где: 2δλ λ - постоянная распространения, зависящая от λ, λ и λ.
- физическая длина антенны.
Можно изменить электрическую длину, изменив физическую длину и постоянную распространения. Постоянная распространения зависит от диэлектрической проницаемости, проницаемости антенных материалов и рабочей частоты.
Наблюдайте усиление дипольных антенн различной физической длины на частоте 75 МГц в таблице ниже.
Схемы высот дипольных антенн различной физической длины на частоте 75 МГц
|
|
|
|
|
|
|
|
Проектирование прямоугольной WR-90 waveguide с длиной по умолчанию 1 лямбда при рабочей частоте 12,5 ГГц. Проверьте его образец отметки. Измените рабочую частоту и электрическую длину антенны и проверьте, как изменяется рельеф высоты.
Схемы рельефа волноводов различной электрической длины
|
|
|
|
Увеличение относительной диэлектрической проницаемости или диэлектрической проницаемости материала увеличивает постоянную распространения. Аналогично, увеличение относительной проницаемости материала также увеличивает постоянную распространения. Спроектируйте две микрополосковые патч-антенны, одна с air в качестве подложки и другой с FR4 подложка. Проанализируйте их размеры при одинаковой рабочей частоте.
Сконструировать микрополосковую патч-антенну с воздухом в качестве подложки на частоте 1 ГГц.
design(patchMicrostrip,1e9)
ans =
patchMicrostrip with properties:
Length: 0.1439
Width: 0.1874
Height: 0.0030
Substrate: [1x1 dielectric]
GroundPlaneLength: 0.2998
GroundPlaneWidth: 0.2998
PatchCenterOffset: [0 0]
FeedOffset: [0.0303 0]
Conductor: [1x1 metal]
Tilt: 0
TiltAxis: [1 0 0]
Load: [1x1 lumpedElement]
Проектирование микрополосковой коммутационной антенны с FR4 в качестве подложки с частотой 1 ГГц.
design(patchMicrostrip('Substrate',dielectric('FR4')),1e9)
ans =
patchMicrostrip with properties:
Length: 0.0664
Width: 0.0855
Height: 0.0014
Substrate: [1x1 dielectric]
GroundPlaneLength: 0.1368
GroundPlaneWidth: 0.1368
PatchCenterOffset: [0 0]
FeedOffset: [0.0140 0]
Conductor: [1x1 metal]
Tilt: 0
TiltAxis: [1 0 0]
Load: [1x1 lumpedElement]
Эффективная электрическая длина антенны может быть изменена без изменения ее физической длины путем добавления реактивного сопротивления (индуктивности или емкости) последовательно с антенной. Это называется согласованием полного сопротивления или нагрузкой. Например, рассмотрим монопольную антенну и монопольную антенну с верхней шапкой одинаковой физической длины. Монопольная антенна с верхней шляпкой резонирует на более низкой частоте, чем монопольная антенна без верхней шляпки. Следовательно, соответствующая длина волны для монополя с верхней шляпкой выше и ее электрическая длина больше.
Вычислите и постройте график полного сопротивления монопольной антенны в диапазоне частот 40 MHz-80 МГц.
figure; impedance(monopole,linspace(40e6,80e6,41))
Рассчитайте и постройте график полного сопротивления верхней шапочной монопольной антенны в диапазоне частот 40 MHz-80 МГц.
figure; impedance(monopoleTopHat,linspace(40e6,80e6,41))
В приведенной ниже таблице показано сопряжение дипольных антенн одинаковой физической длины на частотах 37,5, 75 и 150 МГц.
Сопряжение дипольной антенны на различных частотах
|
|
|
|
| Частота = 37,5 МГц | Частота = 75 МГц | Частота = 150 МГц |
Длина антенны остается прежней, но при изменении рабочей частоты антенны изменяется число треугольников в сетке, как и решения для функций анализа.
[1] Баланис, С.А. Теория антенн: анализ и дизайн. 3-й эд. Нью-Йорк: Уайли, 2005.
