VHF/UHF биконическая антенна для проверки приложений

Открыть Live Script

В этом примере показано, как спроектировать и проанализировать проводную биконическую антенну, которая может использоваться в различных проверках. Проводные биконические антенны используются в качестве стандартной жертвы в любой тестовой лаборатории податливости во многих областях проверки, таких как проверка на иммунитет, проверку на выбросы, мониторинг спектра и эффективность защиты и т. Д.

Проверка на иммунитет: Для проверки излучаемого иммунитета требуется, чтобы тестируемое устройство (DUT) работало при освещении высокими полями электромагнитной энергии. Проводные биконические антенны способны генерировать эти высокие поля в меньшей области значений от 20MHz до 80MHz и в большей области значений от 80MHz до 300MHz. Большая проводная биконическая антенна может создавать более высокие поля.
Проверка на выбросы: Проверка на радиационное излучение является наиболее распространенным видом проверки на податливость. Он может измерить напряженность поля DUT обычно в 30MHz к 1GHz. Проводные биконические антенны - отличный выбор для портативных приложений.
Эффективность экранирования: Проводная биконическая антенна имеет коаксиальный раневой балун, который может обрабатывать высокочастотные поля.
Мониторинг спектра: Радионаблюдение охватывает широкую рабочую область значений. Проводные биконические антенны являются идеальным решением для этих приложений из-за их широкой полосы пропускания и всенаправленной диаграммы направленности излучения.

Полуволновые дипольные антенны использовались в таких применениях ранее. Однако эти антенны требуют больше времени на проверку, поскольку длина антенны должна быть скорректирована для каждой интересующей вас частоты. В то время как проводные биконические антенны выгодны в этом отношении из-за их широкой полосы пропускания и всенаправленного шаблона.

Этот пример проектирует проводную биконическую антенну с стабильным импедансом в широкой полосе частот 300MHz- 1GHz. Эта частотная полоса имеет плоские характеристики усиления, которая является всенаправленной в H-плоскости и двунаправленной в E-плоскости, подобной дипольной антенне полуволны.

Определите параметры

Размерности, показанные на этом рисунке, используются для создания проводной биконической антенны, которая покрывает частотную область значений, 300MHz для 1GHz, которая является UHF- области значений для тестирования EMI и EMC.

N  = 12;
Sw = 12e-3;
Hh = 150e-3;
Ch = 405.2e-3;
Nr = 35e-3;
Br = 353.2e-3;
Fh = 25e-3;
Fw = 18e-3;

Создайте проводную биконическую антенну

Создайте проводную биконическую антенну с заданными параметрами.

ant = biconeStrip;
ant.NumStrips    = N;
ant.StripWidth   = Sw;
ant.HatHeight    = Hh;
ant.ConeHeight   = Ch;
ant.NarrowRadius = Nr;
ant.BroadRadius  = Br;
ant.FeedHeight   = Fh;
ant.FeedWidth    = Fw;
figure;
show(ant);
title('Wire Biconical antenna')

Figure contains an axes. The axes with title Wire Biconical antenna contains 9 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed.

Импеданс

Проводная биконическая антенна действует подобно дипольной антенне, за исключением того, что ее каркас имеет элемент конической формы. Эта антенна демонстрирует стабильное сопротивление для широкой полосы частот в диапазоне от 300MHz до 1000MHz. Должна использоваться сбалансированная система питания между антенной и передатчиком и системой приемника.

freq = linspace(300e6,1e9,101);
figure;
impedance(ant,freq);

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

Коэффициент отражения

Спроектированная проволочная биконическая антенна обеспечивает коэффициент отражения менее -10dB для желаемой рабочей частоты без совпадающей сети или балюна. Таким образом, разработанная антенна является предпочтительной в приложениях EMC. Широкополосное покрытие и компактный размер являются главными преимуществами этой антенны. Выбираем частотную область значений от 0,3 ГГц до 1 ГГц и вычисляем S-параметры антенны.

s11 = sparameters(ant,freq);
figure;
rfplot(s11);

$Figure contains an axes. The axes contains an object of type line. This object represents dB(S_{11}).$

Диаграмма направленности излучения

Диаграмма направленности излучения проводной биконической антенны аналогична антенне с полуволной диполей. Биконическая антенна провода отображает всенаправленный шаблон (округлую форму) в H-плоскости и двунаправленный (восьмиобразный) шаблон в E-плоскости, как показано на этом рисунке. Антенна используется в полевых наблюдениях и контроле спектра из-за ее ширины луча H-плоскости.

Постройте график 3-D диаграммы антенны на 300MHz.

f = 300e6;
figure;
pattern(ant,f);

Figure contains an axes and other objects of type uicontrol. The axes contains 9 objects of type patch, surface.

Биконическая антенна провода показывает всенаправленный шаблон для частот от 300MHz до 1000MHz с коэффициентом усиления, изменяющимся между 2.04dB и 3.283dB.

Постройте график повышения шаблона антенны на разных частотах.

p1 = patternElevation(ant,300e6);
p2 = patternElevation(ant,600e6);
p3 = patternElevation(ant,1000e6);
figure; polarpattern(p1);
hold on; polarpattern(p2);
hold on; polarpattern(p3);
legend 300MHz 600MHz 1000MHz;

Заключение

Проводная биконическая антенна играет важную роль в проверке приложений благодаря своим преимуществам перед другими антеннами. Его главными преимуществами являются компактный размер и широкополосные характеристики наряду с всенаправленной диаграммой направленности излучения. Независимо от типа теста (стандартный тест податливости или простой тест полевого мониторинга), антенна отображает эффективные эксплуатационные характеристики.

Ссылка

«SCHWARZBECK MESS- ELEKTRONIK», [Online]. https://www.yumpu.com/en/document/read/35274071/schwarzbeck-mess-elektronik.

См. также

Проект Внутренне Согласованная Ультра-широкополосная антенна Вивальди | Широкополосный Блейд дипольная антенна и Массив

Документация