Перевернутая антенна сектора Amos

Антенна состоит из меандрового диполя (антенны Франклина), поддерживаемого отражателем. Коэффициент усиления антенны зависит от количества вертикально уложенных диполей в меандре. В текущей конструкции будут использоваться 7 диполей в стопке, как показано на Fig.5 в [1]. Все остальные измерения следуют за [1].

dipolearms = [88e-3 71e-3 73e-3 65e-3];
wirewidth  = cylinder2strip(1e-3);
notchL     = 23.8e-3;
notchW     = 17e-3;
spacing    = 35.5e-3;
GP_length  = 660e-3;
GP_Width   = 75e-3;

В бумаге [1] используется диполь длиной 84 мм с промежутком подачи 4 мм. Панель инструментов антенны использует модель подачи дельта-зазора. Добавьте длину питающего зазора к длине диполя, что приведет к общей длине 88 мм.

Создать антенну

Создайте инвертированную антенну amos-сектора.

sector = sectorInvertedAmos('ArmWidth', wirewidth, 'ArmLength', dipolearms, ...
    'NotchLength', notchL, 'NotchWidth', notchW,'Spacing', spacing, ...
    'GroundPlaneLength', GP_length, 'GroundPlaneWidth', GP_Width);
figure;
show(sector); 

Структура сетки

Антенна будет работать от 2,4 ГГц до 2,5 ГГц. Мы вручную создаем сетку структуры, используя по меньшей мере 10 элементов на длину волны на самой высокой частоте полосы.

lambda = 3e8/2.5e9;
figure;
mesh(sector, 'MaxEdgeLength',lambda/10);

Диаграмма направленности секторной антенны

На приведенных ниже графиках показаны диаграммы направленности антенны в центре полосы WiFi� на частоте 2,45 ГГц. Как следует из названия антенны, диаграмма направленности освещала сектор с минимальным излучением в заднем лепестке. Максимальная направленность составляет 15,5 дБи, что несколько выше 15,4 дБи, указанного в [1].

figure;
pattern(sector, 2.45e9);
view(-45,30)

На графиках ниже показаны срезы диаграмм излучения в двух главных плоскостях.

figure;
pattern(sector, 2.45e9, 0, 1:1:360);

figure;
pattern(sector, 2.45e9, 1:1:360,0);

Производительность антенны в диапазоне WiFi�

Измерьте максимальную направленность при угле возвышения 90 градусов. Важно иметь постоянное значение по всей полосе интересов. На графике ниже показана направленность в зените от 2,4 ГГц до 2,5 ГГц.

freq = linspace(2.4e9, 2.5e9, 11);
D    = zeros(1,numel(freq));
for m=1:numel(freq)
    D(m) = pattern(sector, freq(m), 180, 0);
end
figure;
plot(freq./1e9, D);
title('Directivity at el = 90');
ylabel('Directivity (dBi)');
xlabel('Frequency (GHz)');
grid on;

Анализ антенного порта

График, приведенный ниже, показывает изменение входного импеданса антенны в диапазоне от 2,4 ГГц до 2,5 ГГц. Сопротивление варьируется от 100 до 400 Ом. Для минимизации отражений антенна соответствует импедансу 200 Ом.

figure
impedance(sector, freq);

Другим способом изучения характеристик отражения на основе порта является построение графика отношения стоячей волны напряжения (VSWR), а также коэффициента отражения, измеренного по отношению к опорному импедансу 200 Ом во всем диапазоне WiFi. Антенна имеет VSWR около 2 или менее и коэффициент отражения около -10 дБ или менее по всей интересующей полосе частот. Это указывает на приемлемое совпадение в диапазоне WiFi.

figure
vswr(sector, freq, 200);

Вычислите коэффициент отражения, используя данные S-параметра.

S = sparameters(sector, freq, 200);
figure;
rfplot(S);
title('Reflection coefficient in dB (200 ohms)');

См. также

Проектирование PIFA для приложений WLAN WiFi™

Ссылка

[1] Инвертированная секторная антенна Amos для 2,4 ГГц WiFi, номер выпуска 130, февраль, 2008.