Создайте инвертированную-F антенну

Создайте геометрию по умолчанию для антенны PIFA. (Маленькая) красная точка на структуре антенны является местоположением точки канала, где генератор входного напряжения применяется. Это - порт антенны. В Antenna Toolbox™ все антенны взволнованы гармоническим временем сигналом напряжения с амплитудой 1 В в порте. Порт должен соединить два отличных проводника; это имеет бесконечно мало маленькую ширину.

ant = invertedF;
show(ant);

Импеданс

Чтобы построить импеданс антенны, задайте диапазон частот, по которому данные должны быть отображены на графике с помощью impedance функция. Импеданс антенны вычисляется как отношение напряжения фазовращателя (который равняется просто 1), и фазовращатель, текущий в порте.

freq = linspace(1.5e9, 2.0e9, 51);
figure;
impedance(ant, freq);

График отображает действительную часть импеданса, i.e. сопротивление, а также его мнимая часть, i.e. реактивное сопротивление, по целому диапазону частот. Резонансная частота антенны задана как частота, на которой ниже нуля реактивное сопротивление антенны. Смотря на график импеданса, мы замечаем, что инвертированная-F антенна резонирует на уровне 1,74 ГГц. Значение сопротивления на той частоте - приблизительно 20 $$\Omega$$. Значения реактивного сопротивления для антенны отрицательны (емкостный) перед резонансом и становятся положительными (индуктивный) после резонанса, указывая, что это - серийный резонанс антенны (смоделированный схемой серии RLC). Если кривая импеданса идет от положительного реактивного сопротивления до отрицания, это - параллельный резонанс [1] (смоделированный параллельной схемой RLC).

Возвратите потерю

Чтобы построить потерю возврата антенны, задайте диапазон частот, по которому должны быть отображены на графике данные. Возвратитесь потеря является мерой эффективности подачи электроэнергии от линии электропередачи до антенны. Количественно, потеря возврата является отношением, в дБ, степени, отправленной к антенне и степени, отраженной назад. Это - положительное количество для пассивных устройств. Отрицательная потеря возврата возможна с активными устройствами [2].

figure;
returnLoss(ant, freq);

Отражательный коэффициент

Потеря возврата, введенная выше, редко используется для анализа антенны. Вместо этого отражательный коэффициент или $$S_{11}$$ в дБ используется, который также часто по ошибке называется, "возвращают потерю" [2]. На самом деле отражательный коэффициент в дБ является отрицанием потери возврата, как замечено в следующем рисунке. Отражательный коэффициент описывает относительную часть инцидентной ВЧ-мощности, которая отражается назад из-за несоответствия импеданса. Это несоответствие является различием между входным импедансом антенны и характеристическим импедансом линии электропередачи (или импеданс генератора, когда линия электропередачи не присутствует). Характеристический импеданс является ссылочным импедансом. sparameters функция, используемая ниже, принимает ссылочный импеданс как свой третий аргумент. То же самое допустимо для returnLoss функция. По умолчанию мы принимаем ссылочный импеданс 50 $$\Omega$$.

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

Напряжение постоянное отношение волны (VSWR)

VSWR антенны может быть построен с помощью функционального vswr используемый ниже. Значение VSWR 1.5:1 означает, что максимальная постоянная амплитуда волны в 1.5 раза больше минимальной постоянной амплитуды волны. Постоянные волны сгенерированы из-за несоответствия импеданса в порте. VSWR описывается через отражательный коэффициент как $$(1+|S_{11}|)/(1-|S_{11}|)$$.

figure; 
vswr(ant, freq);

Полоса пропускания антенны

Полоса пропускания является основным параметром антенны. Полоса пропускания антенны является полосой частот, по которым антенна может правильно излучить или получить степень. Часто, желаемая полоса пропускания является одним из критических параметров, используемых, чтобы решить тип антенны. Полоса пропускания антенны обычно является диапазоном частот, по которому величина отражательного коэффициента ниже-10 дБ, или величина потери возврата больше 10 дБ, или VSWR меньше приблизительно 2. Все эти критерии эквивалентны. Мы замечаем от предыдущих фигур, что PIFA не имеет никакой операционной полосы пропускания в диапазоне частот интереса. Полосой пропускания управляет соответствующий проект антенны. Иногда, ссылочный импеданс может быть изменен также. В графике импеданса мы замечаем, что сопротивление существующей антенны близко к 20 $$\Omega$$ в резонансе. Выберите ссылочный импеданс 20 $$\Omega$$ вместо 50 $$\Omega$$ и постройте отражательный коэффициент.

S = sparameters(ant, freq, 20);
figure; 
rfplot(S);

Теперь мы наблюдаем отражательный коэффициент меньше чем-10 дБ по диапазону частот от 1,71 до 1,77 ГГц. Это - полоса пропускания антенны. То же заключение содержит при использовании VSWR, или возвратите вычисления потерь.

Ссылки

[1] К. А. Баланис, Теория Антенны. Анализ и проектирование, p. 514, Вайли, Нью-Йорк, 3-й Выпуск, 2005.

[2] Т. С. Бирд, "Определение и неправильное употребление потери возврата", антенны и журнал распространения, апрель 2009.