Диполь блейда

Полосовые диполи или цилиндрические аналоги имеют значительный емкостный компонент своего импеданса и обычно имеют узкую импедансную полосу. Хорошо известно, что расширение диполя или утолщение цилиндрических поперечных сечений облегчает согласование импеданса в более широкой частотной области значений [1]. Эти широкие диполи известны как диполи с блейдами. Мы смоделируем такой диполь блейда в этом примере [2].

L = 117e-3;         % Total half-length of blade dipole
W = 140e-3;         % Width of blade dipole
Ld = 112e-3;        % Half-length excluding impedance match taper
fw = 3e-3;          % Feed width
g = 3e-3;           % Feed gap

bladeDipole = dipoleBlade('Length', L, 'width', W);

Диполь блейда состоит из двух одинаковых металлических рычагов, которые включают сужающийся участок, близкий к подаче. Сужающийся участок обеспечивает лучшее совпадение импеданса к 50 $$\Omega$$.

figure
show(bladeDipole)

Вычисление коэффициента отражения диполя блейда

Хороший способ понять качество соответствия импеданса, в этом случае до 50 $$\Omega$$, чтобы изучить коэффициент отражения антенны. Выбираем частотную область значений от 200 МГц до 1,2 ГГц и вычисляем S-параметры антенны.

fmin = 0.2e9;
fmax = 1.2e9;
Nfreq = 21;
freq = linspace(fmin,fmax,Nfreq);
s_blade = sparameters(bladeDipole,freq);

Сравнение с тонким диполем

Чтобы понять различие между эффективностью диполя блейда и традиционного тонкого диполя, создайте типичный диполь из библиотеки Antenna Toolbox с той же общей длиной, что и диполь блейда, но с шириной такой же, как и ширина обратной связи, т.е. 3 мм. Вычислите и постройте график коэффициента отражения обоих диполей.

thinDipole = dipole;
thinDipole.Length = 2*L;
thinDipole.Width = fw;
s_thin = sparameters(thinDipole,freq);
figure
rfplot(s_blade,1,1);
hold on
rfplot(s_thin,1,1)
legend('Blade Dipole','Thin Dipole')
title('Bandwidth Enhancement with Blade Dipole')

Создайте 2 X 2 Массив Блейда диполей на бесконечном GroundPlane

Такие блейды диполи могут использоваться в качестве базовых блоков для модульных массивов [2].

Создайте диполь блейда, поддерживаемый бесконечным отражателем Назначьте диполь блейда в качестве возбудителя отражателю бесконечной протяженности. Диполь расположен на плоскости X-Y (z = 0).

bladeDipole.Tilt = 90;
bladeDipole.TiltAxis = [0 1 0];
ref = reflector;
ref.Exciter = bladeDipole;
ref.GroundPlaneLength = inf;
ref.GroundPlaneWidth = inf;
ref.Spacing = 120e-3;
figure
show(ref);

Создайте прямоугольный массив с диполем с поддержкой рефлектора Создайте прямоугольный массив 2 X 2 с диполем блейда поддержкой рефлектора. Интервалы между элементами выбираются для центра полосы. Это может ввести лепестки решетки, так как интервал становится приблизительно 0,81 $$\lambda$$ на 1 ГГц. Однако для приложений, не выполняющих сканирование, такой больший интервал не должен вызывать проблем.

ref_array = rectangularArray;
ref_array.Element = ref;
ref_array.RowSpacing = 245e-3;
ref_array.ColumnSpacing = 245e-3;
figure
show(ref_array);

Вычисление коэффициента активного отражения

Для небольшого массива 2 X 2 каждый элемент испытывает одно и то же окружение. Поэтому коэффициента активного отражения любого из элементов должно быть достаточно, чтобы понять соответствие эффективности.

s_array = sparameters(ref_array,freq);
figure
rfplot(s_array,1,1)
title('Active Element Reflection Coefficient')

Блейд в массиве 2 X 2 продолжает показывать эффективность широкополосного доступа. Шумовая полоса приблизительно 2,6: 1, измеренная как отношение самой высокой к самой низкой частоте, при которой кривая коэффициента отражения пересекает -10 дБ.

Ссылки

[1] C. A. Balanis, Antenna Theory. Analysis and Design, Wiley, New York, 3rd Edition, 2005.

[2] В. Айер, С. Макаров, Ф. Некогар, «О широкополосной модульной конструкции малых массивов планарных диполей», Международный симпозиум IEEE Antennas and Propagation Society (APSURSI), стр. 1-4, 11-17 июля 2010.