В этом примере сравниваются результаты, опубликованные в [1] для двухплечевой равноугольной спиральной антенны на пеноконтрастной подложке ϵr≈ 1), с результатами, полученными с использованием модели панели инструментов спиральной антенны тех же размеров. Спиральные антенны относятся к классу частотно-независимых антенн. Теоретически такие антенны могут обладать бесконечной полосой пропускания, когда они становятся бесконечно большими. В действительности, должна быть установлена конечная область питания, и внешняя протяженность спиральной антенны должна быть усечена .
Равноугольная спиральная антенна определяется радиусом, который растет экспоненциально с углом намотки. Расширение спирали контролируется фактором, называемым скоростью роста. В [1] авторы используют угол между касательным и радиальным векторами в любой точке спирали для определения скорости роста. Внутренний радиус спирали - это радиус подающей структуры, в то время как внешний радиус - самый дальний на каждом плече спирали. Следует отметить, что спиральные рычаги усечены для минимизации отражений, возникающих от концов.
psi = 79*pi/180; a = 1/tan(psi); Ri = 3e-3; Ro = 114e-3;
Параметры, определенные ранее, используются для создания равноугольной спиральной антенны.
sp = spiralEquiangular('GrowthRate',a,'InnerRadius',Ri,'OuterRadius',Ro); SpiralFig = figure; show(sp)
Поведение полного сопротивления спиральной антенны показывает множество резонансов в полосе низких частот до достижения относительно постоянного сопротивления и реактивного сопротивления с возрастающей частотой. Чтобы зафиксировать эти резонансы, разделите полосу частот на две части. Выполнить выборку нижней полосы частот с более мелким интервалом и более высокой полосы частот с курсовым интервалом.
Nf1 = 25; Nf2 = 15; fband1 = linspace(0.3e9,1e9,Nf1); fband2 = linspace(1e9,5e9,Nf2); freq = unique([fband1,fband2]); SpiralImpFig = figure; impedance(sp,freq);
Спиральные антенны сами по себе являются двунаправленными излучателями. Для подавления нежелательного излучения их используют с заземляющей плоскостью и диэлектрической подложкой. Модель панели инструментов равноугольной спирали не имеет нулевой плоскости или материала подложки.
SpiralDVarFig = figure; D = zeros(1,length(freq)); for p = 1:length(freq) D(p) = pattern(sp,freq(p),0,90); end f_eng = freq./1e9; f_str = 'G'; plot(f_eng,D,'x-') grid on axis([f_eng(1) f_eng(end) 0 8 ]) xlabel(['Frequency (' f_str 'Hz)']) ylabel('Directivity (dBi)') title('Peak Directivity Variation vs. Frequency')
Бумага [1], сравнивает два типа подложек - Foamclad и подложку Роджерса. Так как Floamclad имеет относительную диэлектрическую проницаемость, почти эквивалентную свободному пространству, мы используем это для сравнения результатов с спиралью только из металла из панели инструментов. Спираль, поддерживаемая пенопластом в [1], достигает почти постоянного сопротивления 188 после 1 ГГц, а реактивное сопротивление изменяется в пределах приблизительно 10-20 . Этот результат очень хорошо согласуется с моделью равноугольной спирали из панели инструментов. Направление визирования для модели панели инструментов равноугольной спирали варьируется от 4,5 до 6 дБ от 1 до 5 ГГц. Это также хорошо совпадает с результатами [1].
[1] М. Макфадден, В. Р. Скотт, «Анализ равноугольной спиральной антенны на диэлектрической подложке», Транзакции IEEE на антеннах и распространении, vol.55, No 11, стр. 3163-3171, ноябрь 2007.