Гауссова антенна как приближение для спиральной антенны

В этом примере показано, как Гауссова антенна может аппроксимировать диаграмму направленности спиральной антенны. Спиральные антенны известны своим широкополосным поведением и часто используются в коммуникации на широкой полосе частот. Гауссово приближение антенны широко используется в литературе.

Создайте спиральную антенну с помощью Antenna Toolbox™. Антенна находится в y-z плоскости и имеет внутренние и внешние радиусы 0,65 мм и 40 мм, соответственно.

se = spiralArchimedean( ...
    InnerRadius=0.65e-3,OuterRadius=40e-3, ...
    Tilt=90,TiltAxis="y");
show(se)

Вычислите диаграмму направленности для спиральной антенны на рабочей частоте 4 ГГц. Укажите диапазон углов азимута от-90 ° до 90 ° и нулевого вертикального изменения. Нормируйте шаблон так, чтобы его максимальное значение составило 0 дБ.

fc = 4e9;
az = -90:0.5:90;

sePattern = pattern(se,fc,az,0, ...
    CoordinateSystem="rectangular",Type="powerdb");

sePatternNorm = sePattern - max(sePattern);

Используйте Phased Array System Toolbox™, чтобы создать Гауссов элемент с той же шириной луча как спиральная антенна. Вычислите его диаграмму направленности, которая нормирована на конструкцию.

seBw = beamwidth(se,fc,az,0);
ge = phased.GaussianAntennaElement(Beamwidth=seBw);

gePattern = pattern(ge,fc,az,0, ...
    CoordinateSystem="rectangular",Type="powerdb");

Найдите самый маленький положительный угол азимута, под которым шаблоны отличаются приблизительно на 3 дБ.

idx = find((abs(sePatternNorm.' - gePattern) >= 3) & (az' >= 0),1);
az3dB = az(idx);

Постройте шаблоны для спиральных и Гауссовых антенн. Наложите точки на 3 дБ. Гауссов шаблон антенны совпадает со спиральным шаблоном антенны хорошо приблизительно до 75 градусов и таким образом может использоваться в качестве превосходного приближения спиральной антенны.

plot(az,sePatternNorm,az,gePattern)

xline([-az3dB az3dB],'--')
xlabel("Azimuth Angle, az (degrees)")
ylabel("Power (dB)")
legend("Spiral","Gaussian","3-dB Point")

Смотрите также

phased.GaussianAntennaElement | spiralArchimedean (Antenna Toolbox)