Определение элемента lumpedElement

Элемент lumpedElement позволяет пользователю задавать сложную нагрузку. Нагрузка может быть не зависимой от частоты (скалярной) или зависимой (векторной). Изменение частоты можно определить как вектор с помощью свойства Частота (Frequency). Можно также выбрать расположение на поверхности антенны, где должна быть указана нагрузка. Для согласования импеданса нагрузка прикладывается к источнику питания.

le = lumpedElement

le = 
  lumpedElement with properties:

    Impedance: []
    Frequency: []
     Location: 'feed'

Антенна Клеверлиф

Выберите антенну из каталога. Антенна с клеверлифом обычно используется на беспилотниках для беспроводной связи между 5,5-6 05ГГц.

ant = cloverleaf;
freq = linspace(5.5e9, 6.05e9, 51);
figure; show(ant);

Как видно из графика импеданса, антенна резонирует при 5.6GHz. Сопротивление и величина реактивного сопротивления увеличиваются на более высоких частотах. Импеданс при 5,8 ГГц составляет 32 + j12.

figure; impedance(ant, freq);

Совпадение на нижнем конце кажется довольно хорошим, но на более высоких частотах у нас нет хорошего совпадения за пределами 5,95 ГГц. Это предотвращает соответствие антенны спецификациям, необходимым для успешной работы во всем диапазоне частот.

figure; returnLoss(ant, freq);

Согласование импеданса - добавление нагрузки при подаче

Вы можете получить лучшее согласование во всем диапазоне частот, добавив некоторый импеданс на подаче. Поскольку изменение импеданса является достаточно гладким, одного значения импеданса может быть достаточно, чтобы получить хорошее совпадение по всему частотному диапазону. Мы выбираем импеданс с частотой 5,8 ГГц и пытаемся точно сопоставить его с 50 Ом. На подаче добавляется синяя точка, указывающая расположение скошенной нагрузки.

le.Impedance = complex(18, -12);
ant.Load = le;
figure; show(ant);

Вычисление импеданса показывает, что к сопротивлению добавляется постоянная 18 Ом, в то время как емкостное реактивное сопротивление 12 Ом добавляется к реактивному сопротивлению во всем диапазоне частот. Это также изменяет резонансную частоту антенны.

figure; impedance(ant, freq);

Однако изменение импеданса во всем диапазоне частот помогает с шириной полосы импеданса. Значение, превышающее 10 дБ обратной потери, наблюдается во всем частотном диапазоне работы.

figure; returnLoss(ant, freq);

Добавление нагрузки в произвольном месте на поверхности антенны

Можно также загрузить антенну в произвольное положение на поверхности, указав координаты x, y и z местоположения. Рассмотрим ту же антенну с клеверным листом, но с кольцевой полостью, как показано ниже.

ref = design(cavityCircular, 5.5e9);
ref.Exciter = cloverleaf;
figure; show(ref);

Можно добавить некоторую нагрузку к основанию полости, чтобы добавить дополнительные потери в систему. Синяя точка, добавленная к основанию полости, является местом скопления нагрузки.

refload = lumpedElement('Impedance',complex(20, 20), 'Location', [0 10e-3 0]);
ref.Load = refload;
figure; show(ref);

Добавление нескольких нагрузок

Несколько нагрузок можно добавить к антенне, указав несколько элементов lumpedElement. Их можно указать либо на входе, либо на поверхности антенны. На поверхности антенны наблюдается множество синих точек, указывающих местоположение нагрузки.

refload2 = lumpedElement('Impedance', complex(30, -10), 'Location', [10e-3, 10e-3, 0]);
ref.Load = [refload, refload2];
figure; show(ref);

Весь анализ, выполняемый на вышеуказанной антенне, будет учитывать влияние скошенной нагрузки. Это делается путем добавления значения импеданса, заданного в скошенной нагрузке, к базисной функции в матрице взаимодействия метода моментов. Кромка, к которой добавляется нагрузка, может быть визуализирована путем просмотра сетки. Общая кромка, совместно используемая двумя синими треугольниками, является кромкой, на которой добавляется значение импеданса.

z = impedance(ref, 5.5e9);
figure; mesh(ref);