Задайте параметры

Размерности и переменные, используемые в этом примере, взяты из бумаги [1]. Переменные r и d задайте радиус и ширину рук периодической журналом антенны. Angle переменная используется в качестве ArcAngle для создания рук антенны. rD, и Angle переменные используются, чтобы спроектировать руки по обе стороны от центральной дуги. NumPoints переменная используется, чтобы задать количество точек дискретизации.

Angle     = 18;
r         = [199 166 136 109 85 64 46 31 19 5]*1e-3;
d         = [33  30  27  24  21 18 15 12 9 10]*1e-3;
NumPoints = 8;

Создайте периодическую журналом форму

Используйте generatePointsforCurve функция, чтобы создать вершины для рук антенны. Эта функция берет угол, радиус, ширину и количество точек дискретизации как входные параметры и генерирует граничные вершины для кривых. Эти вершины используются, чтобы сформировать руку с помощью antenna.polygon функция. Все руки по обе стороны от центральной дуги могут быть сгенерированы при помощи r и d переменные. Все сформированные многоугольники объединены, чтобы сформировать верхнюю половину периодической журналом антенны.

NumShapes = numel(1,r);
p1   = generatePointsforCurve([90-Angle/2,90+Angle/2],(205e-3)/2,205e-3,NumPoints/2);
shp  = antenna.Polygon('Vertices',p1');
for i=1:NumShapes
    if rem(i,2)==1
        tempPoints = generatePointsforCurve([90-Angle/2,180-Angle/2],r(i),d(i),NumPoints);
        tempShape  = antenna.Polygon('Vertices',tempPoints');
        shp        = shp+tempShape;
    else
        tempPoints = generatePointsforCurve([Angle/2,90+Angle/2],r(i),d(i),NumPoints);
        tempShape  = antenna.Polygon('Vertices',tempPoints');
        shp        = shp+tempShape;
    end
end

Переключите форму вдоль оси Y, чтобы создать разрыв для канала с помощью translate функция. Общий разрыв, данный в [1], составляет 10 мм, так переключите верхнюю половину формы на 5 мм.

shp = translate(shp,[0 5e-3 0]);

Скопируйте форму в переменную shp1 и используйте его, чтобы создать симметричную форму. Используйте rotateZ функция, чтобы вращать копию формы 180 градусами.

shp1 = copy(shp);
shp1 = rotateZ(shp1,180);

Создайте прямоугольник для канала 0,5 мм в длине и 15 мм по ширине с помощью antenna.Rectangle объект фигуры.

feed = antenna.Rectangle('Length',0.5e-3,'Width',15e-3);

Объедините формирует shp и shp1 с feed сформировать структуру антенны пилообразной формы.

shape = shp+shp1+feed;
figure;
show(shape)

Создайте периодическую журналом антенну Используя стек PCB

Создайте pcbStack с двумя слоями. Главный металлический слой является периодической журналом антенной формы, и нижний слой является диэлектрической подложкой квадратной формы FR4 длины 470 мм. Подложка имеет диэлектрическую постоянную 4.6, коэффициент затухания 0.02, и толщина подложки 1.6 мм. Главный проводник собирается покрыть медью с толщиной 35 гм.

ant                     = pcbStack;
d                       = dielectric('FR4');
d.Thickness             = 1.6e-3;
BoardDim                = antenna.Rectangle('Length',470e-3,'Width',470e-3);
ant.Name                = 'LogPeriodic';
ant.Layers              = {shape,d};
ant.BoardShape          = BoardDim;
ant.FeedLocations       = [0 0 1];
ant.BoardThickness      = 1.6e-3;
ant.FeedDiameter        = 0.25e-3;
ant.FeedViaModel        = 'strip';
ant.Conductor           = metal('copper');
ant.Conductor.Thickness = 35e-6;

Используйте show функция, чтобы визуализировать антенну.

figure;
show(ant)

Поймать в сети антенну

Поймайте в сети структуру путем определения максимальной длины ребра. Ниже mesh, используемая, чтобы смоделировать антенну. Треугольники используются, чтобы дискретизировать металлические области закрашенной фигуры, и тетраэдры используются, чтобы дискретизировать объем диэлектрической подложки в антенне. Треугольники и тетраэдры обозначаются цветами, желтыми и зелеными, соответственно. Общее количество неизвестных является суммой неизвестных для металла плюс неизвестные, используемые для диэлектрика. В результате время, чтобы вычислить решение значительно увеличивается по сравнению с чистыми металлическими антеннами. Установите максимальную длину ребра на 0,05. Это значение может быть уменьшено, чтобы сгенерировать более плотную mesh.

figure;
mesh(ant,'MaxEdgeLength',0.05)

Анализируйте антенну

Постройте импеданс антенны с помощью impedance функционируйте по частотному диапазону 100-1250 МГц.

figure;
impedance(ant,100e6:10e6:1250e6);

График импеданса показывает, что действительная часть импеданса составляет приблизительно 220 Ом по заданной области. И мнимая часть импеданса - почти 0. Результаты в [1] получены при помощи симметрирующего трансформатора, чтобы преобразовать импеданс к 50 Омам. Установите ссылочный импеданс как 220 Ом получать результаты, похожие на [1]. Постройте S-параметры по частоте, 300-1250MHz со ссылочным импедансом 220 Ом с помощью sparameters функция. Антенна имеет S11 значения меньше чем-10 дБ по частотному диапазону 300-1200 МГц.

spar = sparameters(ant,100e6:10e6:1250e6,220);
figure;
rfplot(spar)

Используйте pattern функционируйте, чтобы построить диаграмму направленности антенны на частоте 600 МГц.

figure;
pattern(ant,600e6)

Постройте диаграмму направленности антенны в прямоугольной декартовой системе координат по частотному диапазону 300-1200 МГц

figure;
pattern(ant,300e6:100e6:1200e6,0,90,'CoordinateSystem','rectangular')

Заключение

Моделирование и анализ периодической журналом антенны с помощью Antenna Toolbox завершается, и его эффективность совпадает с результатами, данными в [1]. Потеря возврата (S11) антенны указывает на широкополосную эффективность по частотному диапазону 300-1200 МГц. Антенна имеет аппроксимированное усиление 4.94 dBi на уровне 600 МГц и увеличений усиления с увеличением частоты.

Ссылка

[1]. Фу Б. Х., Quang пополудни, Фуок Д. Т. и Дуй Л. Н., "Периодическая журналом пилообразная плоская антенна для UHF ультраширокополосные приложения", 2 013 Международных конференций по вопросам Передовых технологий для Коммуникаций, 2013, стр 689-692.