Физическая длина антенны является фактическими физическими размерностями антенны. Рассмотрим dipole антенна от Antenna Toolbox™ с рабочей частотой 75 МГц и соответствующей длиной волны 4 м. dipole объект создает полуволновой диполь антенну, следовательно, ее электрическая длина составляет Lambda/2 или 2 м, что равно физической длине антенны.
Электрическая длина антенны
где: - постоянная распространения, зависимая от длины волны , диэлектрическая проницаемость , и проницаемость .
- физическая длина антенны.
Можно изменить длину электричества, изменив физическую длину и константу распространения. Константа распространения зависит от проницаемости, проницаемости материалов антенны и рабочей частоты.
Наблюдайте усиление дипольных антенн различной физической длины с частотой 75 МГц в таблице ниже.
Шаблоны повышения дипольных антенн различной физической длины на частоте 75 МГц
|
|
|
|
|
|
|
|
Создайте прямоугольный WR-90 waveguide с длиной по умолчанию 1 Лямбда с рабочей частотой 12,5 ГГц. Исследуйте его повышение шаблона. Измените рабочую частоту и электрическую длину антенны и исследуйте, как меняется шаблон повышения.
Повышение Шаблонов волноводов различной электрической длины
|
|
|
|
Увеличение относительной диэлектрической проницаемости или диэлектрической проницаемости материала увеличивает константу распространения. Точно так же увеличение относительной проницаемости материала также увеличивает константу распространения. Создайте две микрополосковые закрашенные фигуры антенны, одна с air как подложка, так и другая с FR4 подложка. Анализируйте их размерности на той же рабочей частоте.
Создайте микрополосковую закрашенную фигуру с воздухом в качестве подложки на частоте 1 ГГц.
design(patchMicrostrip,1e9)
ans =
patchMicrostrip with properties:
Length: 0.1439
Width: 0.1874
Height: 0.0030
Substrate: [1x1 dielectric]
GroundPlaneLength: 0.2998
GroundPlaneWidth: 0.2998
PatchCenterOffset: [0 0]
FeedOffset: [0.0303 0]
Conductor: [1x1 metal]
Tilt: 0
TiltAxis: [1 0 0]
Load: [1x1 lumpedElement]
Создайте микрополоску закрашенной фигуры антенны с FR4 в качестве субстрата на частоте 1 ГГц.
design(patchMicrostrip('Substrate',dielectric('FR4')),1e9)
ans =
patchMicrostrip with properties:
Length: 0.0664
Width: 0.0855
Height: 0.0014
Substrate: [1x1 dielectric]
GroundPlaneLength: 0.1368
GroundPlaneWidth: 0.1368
PatchCenterOffset: [0 0]
FeedOffset: [0.0140 0]
Conductor: [1x1 metal]
Tilt: 0
TiltAxis: [1 0 0]
Load: [1x1 lumpedElement]
Эффективная электрическая длина антенны может быть изменена без изменения ее физической длины путем добавления реактивного напряжения (индуктивности или емкости) последовательно с антенной. Это называется согласованным с импедансом соответствием или загрузкой. Например, рассмотрим монополярную антенну и монополярную антенну с верхней шляпой одинаковой физической длины. Монополярная антенна с верхней шляпкой резонирует с меньшей частотой по сравнению с монополярной антенной без верхней шляпы. Следовательно, соответствующая длина волны для монополя с верхней шляпкой выше, и, ее электрическая длина больше.
Вычислите и постройте график импеданса монополярной антенны в частотной области значений 40 MHz-80 МГц.
figure; impedance(monopole,linspace(40e6,80e6,41))
Вычислите и постройте график импеданса антенны верхнего монополя в частотной области значений 40 MHz-80 МГц.
figure; impedance(monopoleTopHat,linspace(40e6,80e6,41))
Наблюдайте зацепление дипольных антенн той же физической длины на частотах 37,5, 75 и 150 МГц в таблице ниже.
Сетка дипольной антенны на различных частотах
|
|
|
|
| Частота = 37,5 МГц | Частота = 75 МГц | Частота = 150 МГц |
Длины антенны остаются неизменными, но когда изменяется рабочая частота антенны, количество треугольников в сетке изменяется, как и решения для функций анализа.
[1] Balanis, C.A. Antenna Theory: Analysis and Design. 3rd Ed. New York: Wiley, 2005.
