Расчётные параметры

Определите расчётные параметры антенны, как предусмотрено в [1].

pcbThickness = 0.8e-3;
pcbMaterial = 'FR4';
pcbEpsilonR = 4.4;
pcbTraceWidth = 1.5e-3;
gndLength = 110e-3;
gndWidth = 110e-3;
slotLength = 53.7e-3;
slotWidth = 53.7e-3;
offsetTraceLength = 28e-3;
pcbTraceLength =(gndWidth/2-slotWidth/2) + offsetTraceLength;

Создание форм слоев

Используя расчётные параметры, создайте основные примитивы формы. Антенна имеет два металлических слоя с каждой стороны однослойной печатной платы. Первый металлический слой является питающей линией микрополоски, а второй слой металла - грунтовой плоскостью с вырезанным из нее широким пазом. После определения фигур используйте Boolean вычитание, чтобы создать паз в грунтовой плоскости.

feed = antenna.Rectangle('Length',pcbTraceWidth,'Width',pcbTraceLength,...
                             'Center',[0, -gndWidth/2+pcbTraceLength/2],...
                             'NumPoints',[2 40 2 40]);
gnd = antenna.Rectangle('Length',gndLength,'Width',gndWidth);
gndslot = antenna.Rectangle('Length',slotLength,'Width',slotWidth);
gndPlane = gnd -gndslot;
figure;
show(gndPlane)

Создание стека

Создать стек ПП путем определения диэлектрического материала и расположения слоев в описании сверху вниз, начиная с самого верхнего слоя металла. Задайте также место подачи и диаметр подачи. Эта антенна имеет микрополосковую линию связи, выведенную на ребро платы.

d = dielectric(pcbMaterial);
d.EpsilonR = pcbEpsilonR;
d.Thickness = pcbThickness;
p = pcbStack;
p.Name = 'Strip-fed slot';
p.BoardShape = gnd;
p.BoardThickness = pcbThickness;
p.Layers = {feed,d,gndPlane};
p.FeedLocations = [0,-gndWidth/2,1,3];
p.FeedDiameter = pcbTraceWidth/2;
figure;
show(p)

Вычисление S-параметров

Коэффициент отражения антенны показывает, насколько хорошо он реагирует на стимул на любой конкретной частоте. Обычно дБ рассматривается как хороший с точки зрения согласования импеданса. Эталонное сопротивление здесь является значением по умолчанию 50 Ом.

fmin = 1.4e9;
fmax = 2.6e9;
Z0 = 50;
N = 21;
freq = linspace(fmin,fmax,N);
s = sparameters(p,freq,Z0);
s11Fig = figure;
rfplot(s,1,1)

График выявляет хороший матч на 50-Ом в пределах полосы 1,6 - 1,85 ГГц.

Файлы Гербера

Файлы Gerber являются обычно используемым форматом для экспорта геометрической информации печатной платы. Чтобы сгенерировать эти файлы, требуются две дополнительные части информации, кроме самой печатной платы. Первый - это тип используемого коннектора, а второй - это сервис производства ПП/viewer. Тип RF-коннектора определяет размещения площадок на печатной плате. Antenna Toolbox™ предоставляет каталог услуг PCB и разъемов RF. Каталог служб ПП поддерживает настройку процесса генерации файлов Gerber для производства, а также только для онлайн-просмотра.

Генерация Gerber набор файлов Gerber, описывающих печатную плату (PCB), имеет разную роль. Каждый файл описывает определенный аспект проекта печатной платы. В качестве примера, на печатной плате существуют металлические области, соответствующие сигналу и земле, которые заполнены медью. Эта информация получена в файлах .gtl и .gbl. Информация о паяльной маске, которая применяется для защиты и изоляции металлических областей, получена в файлах .gts и .gbs. Информация о проекте кодируется в шелкографический слой, обозначенный файлами .gto и .gbo. Чтобы понять процесс генерации этих файлов, используйте сервис производства ПП с интерактивного средства просмотра для визуализации проекта.

Онлайн Gerber Viewer Используйте MayhewWriter, чтобы сконфигурировать процесс генерации файлов Gerber для бесплатного онлайн 3D средства просмотра Mayhewlabs. Выберите соединитель ребра SMA из каталога и измените его для этого проекта. Используйте модель PCB-антенны, сервис и RF-разъем, чтобы создать PCBWriter.

W = PCBServices.MayhewWriter;
W.Filename = 'Microstrip-fed slot patch-MH';
C = SMAEdge_SamtecCustom;
C.EdgeLocation = 'south';
C.ExtendBoardProfile = false;
Am = PCBWriter(p,W,C);

Выполните команду gerberWrite, чтобы сгенерировать файлы Gerber.

gerberWrite(Am)

Файлы генерируются и помещаются в zipped папку с таким же именем, как и в свойстве Filename конкретной выбранной службы ПП. Расположение папки определяется следующей текущей рабочей директорией. Файлы в папке показаны на изображении ниже.

В сложение с этим, если доступ в интернет будет доступен, откроется окно браузера для бесплатных 3D онлайн- средств просмотра Gerber Mayhewlabs. Выберите и перетащите все сгенерированные файлы в окно браузера. Файлы и их назначение организованы как показано ниже. Когда вы готовы, нажмите на 'Done'.

Проект печатной платы, описанный набором файлов Gerber, теперь отображается в окне браузера. Используйте мышь для ориентации и позиционирования проекта. Меню справа от экрана позволяет выборочно просматривать различные части файла Гербера, такие как солдермаска, слои меди и шелкография.

Услуга PCB для производства Использование SeeedWriter для настройки процесса генерации файлов Gerber для производственных сервисов Seeed Fusion PCB. Перегенерируйте PCBWriter с новой услугой.

W = PCBServices.SeeedWriter;
W.Filename = 'Microstrip-fed slot patch-SS';
As = PCBWriter(p,W,C);

Выполните команду gerberWrite, чтобы сгенерировать файлы Gerber.

gerberWrite(As)

Изготовленные антенны и измерения

Отправьте порядок на веб-сайте Seeed Fusion вместе с сгенерированными файлами Gerber. Изготовленная антенна отправляется по почте через несколько недель.

Коэффициент отражения антенны прототипа измеряли в Antenna Lab в Вустерском политехническом институте (WPI). Результаты построены как показано ниже.

s11_1 = csvread('TRACE01.CSV',3,0);
freq_trace = s11_1(:,1)./1e9;
s11Data = s11_1(:,2);
figure(s11Fig)
hold on
plot(freq_trace, s11Data,'LineWidth',2);
legend('Analysis','Measurement','Location','SouthEast')
title('S_1_1')
hold off

Заключение

Согласие между проанализированными и измеренными результатами разумно с приблизительно 4% абсолютной ошибкой в минимуме.

Ссылка

[1] Jia-Yi Sze and Kin-Lu Wong, «Bandwidth enhancement of a microtrip-line-feed plated wide-slot antenna», in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 49, no. 7, pp. 1020-1024, Jul. 2001.