Инвертированная секторная антенна Amos

Антенна состоит из диполя меандра (антенны Франклина), поддерживаемого отражателем. Усиление антенны зависит от количества вертикально сложенных диполей в меандре. В текущем проекте будет использоваться 7 сложенных диполей, как показано на Fig 5 в [1]. Все остальные размерности следуют [1].

dipolearms = [88e-3 71e-3 73e-3 65e-3];
wirewidth  = cylinder2strip(1e-3);
notchL     = 23.8e-3;
notchW     = 17e-3;
spacing    = 35.5e-3;
GP_length  = 660e-3;
GP_Width   = 75e-3;

Бумага [1] использует длину диполя 84 мм с зазором подачи 4 мм. Antenna Toolbox использует модель подачи дельта-зазоров. Добавьте длину зазора подачи к длине диполя, получая общую длину 88 мм.

Создание антенны

Создайте инвертированную секторную антенну amos.

sector = sectorInvertedAmos('ArmWidth', wirewidth, 'ArmLength', dipolearms, ...
    'NotchLength', notchL, 'NotchWidth', notchW,'Spacing', spacing, ...
    'GroundPlaneLength', GP_length, 'GroundPlaneWidth', GP_Width);
figure;
show(sector); 

Структура сетки

Антенна будет работать между 2,4 ГГц и 2,5 ГГц. Мы вручную заделываем сетку с помощью по крайней мере 10 элементов на длину волны на самой высокой частоте полосы.

lambda = 3e8/2.5e9;
figure;
mesh(sector, 'MaxEdgeLength',lambda/10);

Диаграмма направленности излучения секторной антенны

На графиках, приведенных ниже, показаны диаграммы направленности излучения антенны в центре WiFi� полосы на частоте 2,45 ГГц. Как следует из имени антенны, диаграмма направленности излучения освещала сектор с минимальным излучением в задней лопасти. Максимальная направленность составляет 15,5 дБи, что несколько выше, чем 15,4 дБи, указанные в [1].

figure;
pattern(sector, 2.45e9);
view(-45,30)

На графиках ниже показаны срезы диаграммы направленности излучения в двух основных плоскостях.

figure;
pattern(sector, 2.45e9, 0, 1:1:360);

figure;
pattern(sector, 2.45e9, 1:1:360,0);

Эффективность антенны в WiFi� полосе

Измерьте максимальную направленность под угол возвышения 90 степеней. Важно иметь постоянное значение на протяжении всего интересующей полосы. На графике ниже показана направленность в зените от 2,4 ГГц до 2,5 ГГц.

freq = linspace(2.4e9, 2.5e9, 11);
D    = zeros(1,numel(freq));
for m=1:numel(freq)
    D(m) = pattern(sector, freq(m), 180, 0);
end
figure;
plot(freq./1e9, D);
title('Directivity at el = 90');
ylabel('Directivity (dBi)');
xlabel('Frequency (GHz)');
grid on;

Анализ порта антенны

Приведенные ниже графики показов изменение входа импеданса антенны на полосу от 2,4 ГГц до 2,5 ГГц. Сопротивление варьируется от 100 до 400 Ом. Чтобы минимизировать отражения, антенна согласована с импедансом 200 Ом.

figure
impedance(sector, freq);

Другой способ изучения основанных на порте характеристик отражения состоит в том, чтобы построить график коэффициента стоячей волны напряжения (VSWR), а также коэффициента отражения, измеренного относительно опорного импеданса 200 Ом по всей полосе WiFi. Антенна имеет VSWR около 2 или менее и коэффициент отражения около -10 дБ или менее по всему интересующей полосе частот. Это указывает на допустимое соответствие по полосе WiFi.

figure
vswr(sector, freq, 200);

Вычислите коэффициент отражения, используя данные S-параметра.

S = sparameters(sector, freq, 200);
figure;
rfplot(S);
title('Reflection coefficient in dB (200 ohms)');

См. также

Разработка PIFA для приложений WiFi™ WLAN

Ссылка

[1] Инвертированная секторная антенна Amos для WiFi с частотой 2,4 ГГц, выпуск AntennaX № 130, февраль 2008 г.