Проектирование, визуализация и анализ антенн
Приложение Antenna Designer позволяет вам проектировать, визуализировать и анализировать антенны в библиотеке Antenna Toolbox в интерактивном режиме.
Используя это приложение, вы можете:
Выберите антенны на основе общих свойств или эффективности антенны.
Выберите опорные структуры из галереи опорных структур.
Визуализируйте антенны на основе частоты и частотной области значений.
Анализируйте антенны на основе диаграммы направленности излучения, поляризации и полосы пропускания.
Экспорт выбранных и спроектированных антенн как переменной в MATLAB® рабочей области, как скрипт или переменная. Экспортированный скрипт MATLAB имеет два раздела: Antenna Properties и Antenna Analysis.
Сохраните и загрузите существующую антенну .mat файла в приложение и проанализируйте антенну.
Оптимизируйте антенны для различных результатов анализа при заданных ограничениях с помощью методов оптимизации SADEA или Surrogate.
Примечание
Как использовать Parallel Computing для SADEA оптимизатор, вам нужен Toolbox™ Parallel Computing.
Чтобы использовать алгоритм оптимизации Surrogate, вам нужен Global Optimization Toolbox.
MATLAB Toolstrip: На вкладке Apps, в разделе Signal Processing and Communications, щелкните значок приложения.
Командная строка MATLAB: Ввод antennaDesigner.
В Antenna Designer открывается пустое полотно.
Выбор и визуализация антенны
Щелкнуть
на панели инструментов холста, чтобы выбрать антенну, которую вы хотите анализировать.
Антенна по умолчанию является дипольной антенной.
Можно фильтровать антенны на основе Radiation шаблон, Polarization, и Bandwidth.
С помощью панели инструментов вы также можете добавить Cavity поддержку или Reflector поддержку к антеннам.
Можно также задать Design Frequency антенны. Установка этого значения масштабирует антенну, чтобы резонировать на заданной частоте. Можно также настроить антенну с помощью вкладки Antenna Properties во время анализа.
Используйте Reset, чтобы вернуться к настройкам по умолчанию.
Используйте Accept, чтобы проанализировать характеристики антенны.
Используйте Cancel, чтобы начать сначала.
Галерея антенн
Можно выбрать антенны из ANTENNA GALLERY.
Когда вы фильтруете антенны на основе Radiation шаблон, Polarization, или BandwidthВ галерее антенн выделяются антенны, которые не относятся к выбранному фильтру.
Галерея задней структуры
Можно выбрать опорные структуры антенны из BACKING STRUCTURE GALLERY.
Анализируйте антенну
Можно построить график Impedance и S Parameter антенны на основе заданных Frequency Range в Гц.
Вы можете визуализировать распределение Current на антенне на основе заданного Frequency в Гц.
Можно визуализировать 3D Pattern, AZ Pattern, EL Pattern антенны на основе заданной частоты. Вот AZ означает азимут и EL означает повышение.
Используйте Export, чтобы просмотреть антенну в рабочем пространстве MATLAB или скрипте MATLAB.
Вручную измените свойства антенны с помощью вкладки Antenna Properties. На этой вкладке можно изменить геометрические свойства антенны, добавить диэлектрическую подложку и параметры металлического проводника к антенне и изменить значение и расположение нагрузки.
Оптимизация антенны
Нажмите на Optimize, чтобы открыть полотно оптимизатора приложения antenna designer.
Используйте OBJECTIVE FUNCTION, чтобы выбрать главную цель оптимизации антенны.
Используйте Design Variables для ввода переменных Переменные затем изменяются оптимизатором в зависимости от нижней и верхней границ.
Используйте Constraints функции, чтобы ограничить желаемое значение функции анализа на антенне.
Используйте Optimizer чтобы выбрать между SADEA или Surrogate Opt.
Примечание
Как использовать Parallel Computing для SADEA оптимизатор, вам нужен Parallel Computing Toolbox.
Чтобы использовать алгоритм оптимизации Surrogate, вам нужен Global Optimization Toolbox.
После добавления необходимых значений щелкните Run, чтобы начать оптимизацию.
Используйте Antenna Designer приложение для построения диаграммы направленности поддерживаемой полостью дипольной антенны.
Откройте приложение и нажмите кнопку Создать, чтобы показать дипольную антенну по умолчанию.
В Галерее опорных структур (BACKING STRUCTURE GALLERY) щелкните Прямоугольная полость (Rectangular Cavity), чтобы создать дипольную антенну, поддерживающую полость
Нажмите Принять.
В SCALAR FREQUENCY ANALYSIS (СКАЛЯРНЫЙ ЧАСТОТНЫЙ АНАЛИЗ) щелкните 3D Pattern (Шаблон), чтобы вычислить диаграмму направленности излучения Используемая по умолчанию частота является 75 МГц. Щелкните Плитка (Tile), чтобы просмотреть и антенну, и диаграмму направленности излучения.
Используйте приложение Antenna Designer, чтобы построить график диаграммы закрашенной фигуры микрополосковой антенны с диэлектрической подложкой.
Откройте приложение и нажмите Создать. В разделе ANTENNA GALLERY в разделе PATCH FAMILY нажмите Microstrip. Нажмите Принять.
На вкладке Свойств антенны» измените длину и ширину грунтовых плоскостей на 0,120 м. Нажмите «Применить», чтобы увидеть изменения.
Добавление FR4 диэлектрик в качестве подложки для микрополосковой антенны закрашенной фигуры. Чтобы добавить диэлектрик, откройте раздел Substrate и выберите необходимый диэлектрик из Dielectric Catalog раскрывающийся . Sустановите подложку имя на FR4, EpsilonR на 4,8000 и Loss Tangent на 0,0260. Также добавляйте Gold металл как проводник к закрашенной фигуре микрополосковой антенне. Чтобы добавить металл, откройте раздел Проводник и выберите необходимый металл из Metal Catalog раскрывающийся .Можно также использовать пользовательские диэлектрические или металлические материалы путем установки полей: Name, EpsilonR, Loss Tangent, Conductivity и Thickness. Нажмите Применить, чтобы увидеть антенну.
Нажмите 3D Шаблон, чтобы построить график диаграммы антенны на частоте по умолчанию 1,67 ГГц.
Создайте и экспортируйте дисконную антенну с помощью приложения Antenna Designer.
В рабочем пространстве Matlab вы увидите экспортированную антенну. Это в форме .mat файла.
Измените параметры антенны на указанные ниже значения в командной строке Matlab и снова сохраните .файл в известную папку.
Rd=55e-3; % Radius of disc Rc1=72.1e-3; % Broad Radius of cone Rc2=1.875e-3; % Narrow Radius of cone Hc=160e-3; % Vertical height of cone Fw=1e-3; % Feed Width S=1.75e-3; % Spacing between cone and disc
Откройте обновленный .mat файл дисконной антенны с помощью открытого приложения antenna designer.
Приложение перезаписает предыдущий проект дисконной антенны и откроет обновленную дисконную антенну.
Вычислите S-параметр антенны в заданной частотной области значений.
Постройте график диаграммы антенны на заданной частоте.
Минимизируйте занимаемую площадь дипольной антенны таким образом, чтобы коэффициент усиления антенны превышал 4 дБи.
Откройте приложение Antenna Designer и примите дипольную антенну по умолчанию.
Проанализируйте шаблон антенны. Заметьте, что значение Max для направленности на графике составляет 2,17 дБи.
Оптимизируйте дипольную антенну
Нажмите на Optimize, чтобы открыть Optimizer холст приложения Antenna Designer.
В выпадающем списке OBJECTIVE FUNCTION выберите «Минимизировать площадь». Введите границы длины и ширины антенны в Design Variables вкладка. Нажмите Применить.
Введите ограничения в Constraints вкладка. Нажмите Применить.
Установите количество итераций равным 50. Нажмите Запуск.
Сначала оптимизатор создает модель.
Затем запускает оптимизацию, основанную на целевой функции и ограничениях.
Нажмите Принять.
Снова проанализируйте антенну на предмет 3D шаблона. Посмотрите, что значение Max направленности теперь составляет 4,54 дБи.
Минимизируйте занимаемую площадь дипольной антенны таким образом, чтобы коэффициент усиления антенны превышал 4 дБи.
Откройте приложение Antenna Designer и примите дипольную антенну по умолчанию.
Проанализируйте шаблон антенны. Заметьте, что значение Max для направленности на графике составляет 2,17 дБи.
Оптимизируйте дипольную антенну
Нажмите на Optimize, чтобы открыть Optimizer холст приложения Antenna Designer.
В выпадающем списке OBJECTIVE FUNCTION выберите «Минимизировать площадь». Введите границы длины и ширины антенны в Design Variables вкладка. Нажмите Применить.
Введите ограничения в Constraints вкладка. Нажмите Применить.
Измените Optimizer от SADEA до Surrogate Opt. Итерации числа всегда 200, и Parallel Computing затемнена.
Нажмите Запуск.
Оптимизация начинается на основе целевой функции и ограничений.
Нажмите Принять.
Снова проанализируйте антенну на предмет 3D шаблона. Посмотрите, что значение Max направленности теперь составляет 4,53 дБи.
