ОВЧ/УВЧ биконическая антенна для тестирования

Открыть сценарий в реальном времени

В этом примере показано, как проектировать и анализировать проводную двоякую антенну, которую можно использовать в различных тестовых приложениях. Проводные биконические антенны используются в качестве стандартной жертвы в любой лаборатории тестирования соответствия в различных приложениях тестирования, таких как тестирование иммунитета, тестирование излучения, мониторинг спектра, эффективность экранирования и т.д.

Тестирование иммунитета: Излученное тестирование иммунитета требует, чтобы устройство при тесте (DUT) работало, когда оно освещено высокими областями электромагнитной энергии. Проволочные биконические антенны способны генерировать эти высокие поля в более низком диапазоне от 20MHz до 80MHz и в более высоком диапазоне от 80MHz до 300MHz. Более крупная проволочная биконическая антенна может создавать более высокие поля.
Тестирование эмиссии: Радиационное тестирование эмиссии - наиболее распространенный тип теста на соответствие. Он может измерять напряженность поля DUT обычно в 30MHz к 1GHz. Проводные биконические антенны являются отличным выбором для портативных приложений.
Эффективность экранирования: Проволочная биконическая антенна имеет коаксиальный намотанный балун, который может обрабатывать высокочастотные поля.
Мониторинг спектра: радионаблюдение охватывает широкий рабочий диапазон. Проводные биконические антенны являются идеальным решением для этих применений из-за их широкой ширины полосы пропускания и всенаправленной диаграммы направленности излучения.

Полуволновые дипольные антенны использовались в таких применениях ранее. Однако эти антенны требуют больше времени при тестировании, поскольку длину антенны необходимо регулировать для каждой интересующей частоты. В то время как проводные двоякие антенны являются выгодными в этом отношении из-за их широкой ширины полосы пропускания и всенаправленной структуры.

В этом примере сконструирована проводная биконическая антенна со стабильным импедансом в широком диапазоне частот от 300MHz до 1GHz. Этот частотный диапазон имеет плоские характеристики усиления, которые в Н-плоскости являются всенаправленными, а в Е-плоскости - двунаправленными, как полуволновая дипольная антенна.

Определение параметров

Размеры, показанные на этом рисунке, используются для создания проводной двоякой антенны для покрытия диапазона частот от 300MHz до 1GHz, который является диапазоном УВЧ для приложений EMI и EMC для тестирования.

N  = 12;
Sw = 12e-3;
Hh = 150e-3;
Ch = 405.2e-3;
Nr = 35e-3;
Br = 353.2e-3;
Fh = 25e-3;
Fw = 18e-3;

Создание проводной биконической антенны

Создайте проводную биконическую антенну с заданными параметрами.

ant = biconeStrip;
ant.NumStrips    = N;
ant.StripWidth   = Sw;
ant.HatHeight    = Hh;
ant.ConeHeight   = Ch;
ant.NarrowRadius = Nr;
ant.BroadRadius  = Br;
ant.FeedHeight   = Fh;
ant.FeedWidth    = Fw;
figure;
show(ant);
title('Wire Biconical antenna')

Figure contains an axes. The axes with title Wire Biconical antenna contains 9 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed.

Импеданс

Проводная биконическая антенна работает подобно дипольной антенне, за исключением того, что ее каркас имеет элемент конической формы. Эта антенна имеет стабильный импеданс для широкой полосы частот в диапазоне от 300MHz до 1000MHz. Между антенной и передатчиком и приемником должна использоваться сбалансированная система питания.

freq = linspace(300e6,1e9,101);
figure;
impedance(ant,freq);

Figure contains an axes. The axes with title Impedance contains 2 objects of type line. These objects represent Resistance, Reactance.

Коэффициент отражения

Проектируемая проводная биконическая антенна обеспечивает коэффициент отражения менее -10dB для желаемой рабочей частоты, без согласующей сети или балуна. Таким образом, проектируемая антенна является предпочтительной в приложениях EMC. Широкополосное покрытие и компактный размер являются основными преимуществами этой антенны. Выбираем диапазон частот от 0,3 ГГц до 1 ГГц и рассчитываем S-параметры антенны.

s11 = sparameters(ant,freq);
figure;
rfplot(s11);

$Figure contains an axes. The axes contains an object of type line. This object represents dB(S_{11}).$

Картина излучения

Диаграмма направленности проводной биконической антенны аналогична диаграмме направленности полуволновой дипольной антенны. Проводная биконическая антенна отображает ненаправленную диаграмму (круглую форму) в плоскости H и двунаправленную (восьмиобразную) диаграмму в плоскости E, как показано на этом рисунке. Антенна используется в области наблюдения и мониторинга спектра из-за ширины луча В-плоскости.

Постройте график 3-D диаграммы направленности антенны при 300MHz.

f = 300e6;
figure;
pattern(ant,f);

Figure contains an axes and other objects of type uicontrol. The axes contains 9 objects of type patch, surface.

Проводная биконическая антенна показывает ненаправленную диаграмму для частот в диапазоне от 300MHz до 1000MHz с усилением, изменяющимся от 2.04dB до 3.283dB.

Постройте график высот антенны на различных частотах.

p1 = patternElevation(ant,300e6);
p2 = patternElevation(ant,600e6);
p3 = patternElevation(ant,1000e6);
figure; polarpattern(p1);
hold on; polarpattern(p2);
hold on; polarpattern(p3);
legend 300MHz 600MHz 1000MHz;

Заключение

Проводная биконическая антенна играет важную роль в тестировании применений благодаря своим преимуществам перед другими антеннами. Его главными преимуществами являются компактный размер и широкополосные характеристики, а также ненаправленная картина излучения. Независимо от типа теста (стандартный тест соответствия или простой тест контроля поля), антенна отображает эффективные рабочие характеристики.

Ссылка

«SCHWARZBECK MESS- ELEKTRONIK», [Online]. https://www.yumpu.com/en/document/read/35274071/schwarzbeck-mess-elektronik.

См. также

Дизайн встроенной ультраширокополосной антенны Vialdi | Широкополосная дипольная антенна и решетка

Документация