pcbStack

Однофазная или многофазная антенна PCB

Описание

The pcbStack объект представляет собой антенну с одной или несколькими печатными платами (PCB). The pcbStack может использоваться объект

  • Для создания однослойных, многослойных металлических или металлодиэлектрических антенн подложки

  • Чтобы создать произвольное количество каналов и вий в антенне

  • Создание ПП-антенны с элементами каталога Antenna Toolbox™ antenna

  • Для преобразования элементов антенной решетки в стек печатной платы

Примечание

Чтобы сгенерировать файл Гербера, требуется слой подложки. Используйте Substrate свойство для создания этого слоя в антенне печатной платы. Для получения дополнительной информации см. Раздел «Преобразование стека»

Создание

Описание

pcbant = pcbStack создает заполненную воздухом однофазную печатную плату с двумя металлическими слоями.

пример

pcbant = pcbStack(Name,Value) устанавливает свойства с помощью пар "имя-значение". Для примера, pcbStack('FeedDiameter', 2.000e-04) создает ПП-антенну с диаметром питания 2.000e-04 метра. Можно задать несколько пары "имя-значение". Заключайте каждое имя свойства в кавычки создает ПП-антенну с дополнительными свойствами, заданными одним или несколькими аргументами пары "имя-значение". Не заданные свойства сохраняют значения по умолчанию.

пример

pcbant = pcbStack(ant) преобразует любую 2-D или 2.5-D антенну из каталога антенны в ПП-антенну для дальнейшего моделирования и анализа. Можно также использовать объекты антенных решеток из элементов каталога антенных решеток, которые преобразуют их в ПП-антенны.

Свойства

расширить все

Имя антенны печатной платы, задается вектор символов.

Пример: 'Name','PCBPatch'

Типы данных: char | string

Сведения о ревизии проекта ПП-антенны, заданные как вектор символов.

Пример: 'Revision','2.0'

Типы данных: char | string

Форма платы ПК, заданная как объект. Форма может быть прямоугольником или многоугольником.

Пример: 'BoardShape',antenna.Polygon

Толщина платы PC в виде положительной скалярной величины.

Пример: 'BoardThickness',0.02000

Типы данных: double

Металлические и диэлектрические слои, заданные массив ячеек из металлических слоев формы и диэлектрика. Можно задать одну форму металла или один диэлектрик на слой, начиная с верхнего слоя и продолжая вниз.

Типы данных: cell

Местоположения каналов для антенны ПП в Декартовых координатах, заданные как N -by-3 или N -by-4. Можно поместить подачу в плату или на ребро платы. Массивы преобразуются в следующие:

  • N -by-3 - [x, y, Layer]

  • N -by-4 - [x, y, SigLayer, GndLayer]

Пример: 'FeedLocations',[-0.0187 0 1 2]

Типы данных: double

Центральный контакт диаметр питающего соединителя, заданный как положительная скалярная величина в метрах.

Пример: 'FeedDiameter',2.000e-04

Типы данных: double

Электрические короткие местоположения для антенны в Декартовых координатах, заданные как вектор действительных чисел размера M решётки -by-4. Массивы преобразуются в следующие:

  • M -by-4 - [x, y, SigLayer, GndLayer]

Пример: 'ViaLocations',[0 -0.025 1 2]

Типы данных: double

Электрическое замыкание контакта диаметр между металлическими слоями, заданный положительной скалярной величиной в метрах.

Пример: 'ViaDiameter',1.0e-3

Типы данных: double

Величина напряжение, приложенное к питателям, задается как положительная скалярная величина в вольтах.

Пример: 'FeedVoltage',2

Типы данных: double

Модель для аппроксимации подачи и via, заданная как одно из следующего:

  • 'strip' - прямоугольная полоска, приближенная к подаче или через цилиндр. Это приближение является самым простым и приводит к небольшому mesh.

  • 'square' - 4-стороннее приближение многогранника к подаче или через цилиндр.

  • 'hexagon' - 6-стороннее приближение многогранника к подаче или через цилиндр.

  • 'octagon' - 8-стороннее приближение многогранника к подаче или через цилиндр.

Пример: 'FeedViaModel','octagon'

Типы данных: char | string

Фаза возбуждения в каждой подаче, заданная как вектор действительных чисел в степени.

Пример: 'FeedPhase',2

Типы данных: double

Тип металла, используемого в качестве проводника, задается как объект металлического материала. Вы можете выбрать любой металл из MetalCatalog или укажите металл по вашему выбору. Для получения дополнительной информации см. metal. Для получения дополнительной информации о сетке металлического проводника см. Раздел «Сетка».

Пример: m = metal('Copper'); 'Conductor',m

Пример: m = metal('Copper'); ant.Conductor = m

Объединенные элементы, добавленные к подаче антенны, задаются как указатель на объект с комком. Для получения дополнительной информации см. lumpedElement.

Пример: 'Load',lumpedelement. lumpedelement - указатель на объект для нагрузки, созданной с помощью lumpedElement.

Пример: pcbant.Load = lumpedElement('Impedance',75)

Угол наклона антенны, заданный как скаляр или вектор с каждым модулем в степенях. Для получения дополнительной информации см. Раздел «Вращение антенн и массивов».

Пример: 'Tilt',90

Пример: ant.Tilt = 90

Пример: 'Tilt',[90 90], 'TiltAxis',[0 1 0;0 1 1] наклоняет антенну в 90 степенях вокруг двух осей, заданных векторами.

Примечание

The wireStack Объект антенны принимает только метод точки, чтобы изменить его свойства.

Типы данных: double

Ось наклона антенны, заданная как:

  • Трехэлементный вектор Декартовых координат в метрах. В этом случае каждая координата в векторе начинается с источника и лежит вдоль заданных точек на осях X -, Y - и Z.

  • Две точки в пространстве, каждая из которых задана как трехэлементные векторы Декартовых координат. В этом случае антенна вращается вокруг линии, соединяющей две точки в пространстве.

  • Строковый вход, описывающий простые повороты вокруг одной из главных осей, 'X', 'Y' или 'Z'.

Для получения дополнительной информации см. Раздел «Вращение антенн и массивов».

Пример: 'TiltAxis',[0 1 0]

Пример: 'TiltAxis',[0 0 0;0 1 0]

Пример: ant.TiltAxis = 'Z'

Примечание

The wireStack Объект антенны принимает только метод точки, чтобы изменить его свойства.

Типы данных: double

Функции объекта

showОтобразите антенну или структуру массива; отобразить фигуру как заполненную закрашенную фигуру
arrayСоздайте массив объектов стека ПП
axialRatioКоэффициент эллиптичности антенны
beamwidthЛучевая ширина антенны
chargeРаспределение заряда на металлической или диэлектрической антенне или поверхности массива
currentРаспределение тока на металлической или диэлектрической антенне или поверхности массива
efficiencyЭффективность излучения антенны
EHfieldsЭлектрическое и магнитное поля антенн; Встроенные электрическое и магнитное поля антенного элемента в массивах
impedanceВходное сопротивление антенны; импеданс скана массива
infoОтображение информации об антенне или массиве
layoutОтображение массив или стек печатной платы размещения
meshСетчатые свойства металлической или диэлектрической антенны или структуры массива
meshconfigИзмените сетчатый режим структуры антенны
patternДиаграмма направленности излучения и фаза антенны или массива; Встроенный шаблон антенного элемента в массиве
patternAzimuthАзимутальный шаблон антенны или массива
patternElevationШаблон повышения антенны или массива
returnLossОбратная потеря антенны; Скан возврата потеря массива
sparametersОбъект S-параметра
vswrКоэффициент стоячей волны антенны
plotПостройте контур формы

Примеры

свернуть все

Setup.

vp  = physconst('lightspeed');
f   = 850e6;
lambda = vp./f;

Создайте планарный диполь с емкостной загрузкой на концах.

L = 0.15;
W = 1.5*L;
stripL = L;
gapx = .015;
gapy = .01;
r1 = antenna.Rectangle('Center',[0,0],'Length',L,'Width',W,'Center',[lambda*0.35,0]);
r2 = antenna.Rectangle('Center',[0,0],'Length',L,'Width',W,'Center',[-lambda*0.35,0]);
r3 = antenna.Rectangle('Length',0.5*lambda,'Width',0.02*lambda,'NumPoints',2);
s = r1 + r2 + r3;
figure
show(s)

Figure contains an axes. The axes contains 2 objects of type patch. This object represents PEC.

Присвойте форму излучателя pcbStack и внесите изменения в форму платы и свойства диаметра подачи.

boardShape = antenna.Rectangle('Length',0.6,'Width',0.3);
p = pcbStack;
p.BoardShape = boardShape;
p.Layers = {s};
p.FeedDiameter = .02*lambda/2;
p.FeedLocations = [0 0 1];
figure
show(p)

Figure contains an axes. The axes with title pcbStack antenna element contains 3 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed.

Анализируйте импеданс антенны. Эффект конечной нагрузки должен привести к последовательному резонансу, который будет толкаться ниже в полосе.

figure
impedance(p,linspace(200e6,1e9,51))

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

Создайте ПКБ стека антенны с 2 мм диэлектрической толщиной на излучателе и воздуха ниже него. Отобразите структуру.

p = pcbStack;
d1 = dielectric('FR4');
d1.Thickness = 2e-3;
d2 = dielectric('Air');
d2.Thickness = 8e-3;
p.Layers = {p.Layers{1},d1,d2,p.Layers{2}};
p.FeedLocations(3:4) = [1 4];
show(p)

Figure contains an axes. The axes with title pcbStack antenna element contains 11 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed, FR4.

Создайте ПП стека антенну из заднего боути рефлектора.

b = design(bowtieRounded,1e9);
b.Tilt = 90
b = 
  bowtieRounded with properties:

        Length: 0.0959
    FlareAngle: 90
     Conductor: [1x1 metal]
          Tilt: 90
      TiltAxis: [1 0 0]
          Load: [1x1 lumpedElement]

b.TiltAxis = [0 1 0];
r = reflector('Exciter',b);
p = pcbStack(r);

Постройте график шаблона направленности антенны на 1 ГГц.

pattern(p,1e9);

Figure contains an axes and other objects of type uicontrol. The axes contains 5 objects of type patch, surface.

Создайте копланарную инвертированную F-антенну.

fco = invertedFcoplanar('Height',14e-3,'GroundPlaneLength', 100e-3,  ...
                  'GroundPlaneWidth', 100e-3);

Используйте эту антенну для создания pcbStack объект.

p = pcbStack(fco);

Создайте кольцевую микрополосковую закрашенную фигуру.

p = patchMicrostripCircular;
d = dielectric;
d.EpsilonR = 4.4;
p.Radius = .0256;
p.Height = 1.6e-3;
p.Substrate = d;
p.GroundPlaneLength = 3*.0256;
p.GroundPlaneWidth = 3*.0256;
p.FeedOffset = [.0116 0];

Создайте круговую микрополоску печатной платы закрашенной фигуры используя pcbStack.

pb = pcbStack(p);
pb.FeedDiameter = 1.27e-3;
pb.ViaLocations = [0 pb.FeedLocations(1)/1.1 1 3];
pb.ViaDiameter = pb.FeedDiameter;
figure
show(pb)

C = SMA_Jack_Cinch;
O = PCBServices.MayhewWriter;
O.DefaultViaDiam = pb.ViaDiameter;
O.Filename = 'Microstrip circular patch-9a';
Am = PCBWriter(pb,O,C);
gerberWrite(Am)

Изображения с использованием Mayhew Labs 3-D Средство просмотра.

Создайте копланарную инвертированную антенну F.

fco = invertedFcoplanar('Height',14e-3,'GroundPlaneLength', 100e-3,  ...
                  'GroundPlaneWidth', 100e-3);

Создайте линейный массив с инвертированной антенной F в качестве ее элементов.

la = linearArray;
la.Element = fco;
la.NumElements = 4;

Используйте эту антенную решетку для создания печатной платы.

p = pcbStack(la);

Создайте dipole объект и linearArray антенны объект антенной решетки. В linearArray объект антенны, оставьте Element Набор свойств к его значению по умолчанию диполя. Установите ElementSpacing свойство для 4 ".

d1 = dipole;
d2 = linearArray('ElementSpacing', 4);

Чтобы задать координату Z pcbStack объект антенны на нуль, поверните диполь и линейную дипольную решётку на 90 степени с помощью Tilt свойство. Затем установите TiltAxis свойство [0 -1 0] для дипольных и линейных дипольных массивов.

d1.Tilt = 90;
d2.Element.Tilt = 90;
d1.TiltAxis = [0 -1 0];
d2.Element.TiltAxis = [0 -1 0];

Создайте и просмотрите антенну стека печатной платы, созданную с помощью dipole объект антенны.

p1 = pcbStack(d1);
show(p1)

Figure contains an axes. The axes with title pcbStack antenna element contains 3 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed.

Создайте и просмотрите антенну стека печатной платы с помощью linearArray объект антенной решетки.

p2 = pcbStack(d2);
show(p2)

Figure contains an axes. The axes with title pcbStack antenna element contains 4 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed.

Создайте круговую микрополоску закрашенной фигуры антенны.

ant = design(patchMicrostripCircular,3e9);
ant.Substrate = dielectric( 'FR4' );
show(ant)

Figure contains an axes. The axes with title patchMicrostripCircular antenna element contains 6 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed, FR4.

c = antenna.Circle;
show(c)

Figure contains an axes. The axes contains 2 objects of type patch. This object represents PEC.

c.NumPoints = 6;
c.Radius = 3*ant.Radius;
figure
show(c)

Figure contains an axes. The axes contains 2 objects of type patch. This object represents PEC.

Создайте стек ПП с помощью вершин, полученных из формы круга.

v = getShapeVertices(c);
cp = antenna.Polygon( 'Vertices' ,v);
pb = pcbStack(ant);
pb.Layers{3} = cp;
pb.BoardShape = cp;
show(pb)
axis equal

Figure contains an axes. The axes with title pcbStack antenna element contains 11 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed, FR4.

Ссылки

[1] Balanis, C. A. Antenna Theory. Анализ и проект. 3rd Ed. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2005.

[2] Штуцман, У. Л. и Гари А. Тиле. Теория и проект антенны. 3rd Ed. River Street, NJ: John Wiley & Sons, 2013.

Введенный в R2017a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте