Определите параметры

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

Вышеуказанные размерности, представленное в [1], помогают проектировать дисконную антенну для покрытия частот между 470 и 862 МГц, которая является Ультра-Высокочастотной полосы телевизионного вещания.

Создайте дисконную антенну

Создайте дисконную антенну с использованием заданных параметров

ant = discone;
ant.Height = Hc;
ant.ConeRadii  = [Rc2 Rc1];
ant.DiscRadius = Rd;
ant.FeedHeight = S;
ant.FeedWidth  = Fw; 
figure;
show(ant);
title('Discone Antenna Element');

S-параметры

Рабочие характеристики дисконной антенны в основном зависят от широкого и узкого радиуса и высоты конуса. Радиус диска и высота конуса связаны с минимальной частотой операции антенны, где диск должен иметь общий диаметр 0,7 раза в четверть длины волны минимальной рабочей частоты антенны. В этом примере минимальная рабочая частота составляет 470 МГц. Более высокая частота дисконной антенны в основном определяется размером узкого радиуса конуса и зазором между конусом и диском. Эти размерности будут контролировать импеданс входа и использоваться, чтобы гарантировать соответствие импеданса. Небольшие изменения этих размерностей могут наложить значительное изменение в согласовании антенны.

freq = (0.1:0.01:3)*1e9;
[~] = mesh(ant,'MaxEdgeLength',10e-3);
s1 = sparameters(ant,freq);
rfplot(s1);

Говорят, что антенна имеет хорошую эффективность, когда коэффициент отражения ниже -10dB. Есть хороший импеданс соответствия от 460 МГц до 2,3 ГГц. Когда вы строите график S-параметров в широкой области значений частот, можно наблюдать широкополосные характеристики дисконной антенны.

Диаграмма направленности излучения

Постройте диаграмму направленности излучения 470MHz

f = 470e6;
figure;
pattern(ant,f);

Шаблон всенаправлен от 470 МГц до 862 МГц, с коэффициентом усиления от 1,75 до 2,3 дБи. Из-за всенаправленных характеристик дисконная антенна используется в системах телевизионного вещания.

Шаблон повышения

Повышение шаблона является 2D диаграммой направленности антенны

p1 = patternElevation(ant,470e6);
p2 = patternElevation(ant,862e6);
p3 = patternElevation(ant,1.5e9);
p4 = patternElevation(ant,3e9);
figure;
polarpattern(p1);
hold on;
polarpattern(p2);
polarpattern(p3);
polarpattern(p4);
legend ({'470MHz' '862MHz' '1500MHz' '3000MHz'});

Диаграмма направленности излучения является всенаправленной в плоскости азимута и двунаправленной в плоскости повышения.

Заключение

Антенна обеспечивает согласованную полосу пропускания, ниже -10dB потерь возврата, между 460 МГ ц и 2,3 ГГ ц, и обеспечивает всенаправленную диаграмму направленности излучения в рассматриваемом телевизионном диапазоне, от 470 МГ ц до 862 МГ ц. Существует хорошее согласие между результатами симуляции и результатами [1] с точки зрения направленности диаграммы направленности излучения.

Ссылки

[1] R.Goncalves, P.Pinho и N.B.Carvalho, «Проектирование и внедрение 3D печатной дисконной антенны для системы телерадиовещания», Международный симпозиум IEEE по антеннам и распространению & USNC/URSI NATIONAL

[2] Sarita Verma, Abhilasha Mishra, Rukhsana khan, «Анализ Изменения различных параметров на Проект дисконной антенны», Advanced Computational Методов in Electromagnetics, Volume 2012 (2012), 1-5.