Параметры антенны логарифмической спирали

Антенна логарифмической спирали задана радиусом, который растет экспоненциально с углом намотки. Расширением спирали управляет фактор, названный темпом роста. В [1], авторы используют угол между касательной и радиальными векторами в любой точке на спирали, чтобы задать темп роста. Внутренний радиус спирали является радиусом питающейся структуры, в то время как внешний радиус является самой далекой степенью на любой руке спирали. Обратите внимание на то, что спиральные руки являются усеченными, чтобы минимизировать отражения, являющиеся результатом концов.

psi = 79*pi/180;
a   = 1/tan(psi);
Ri  = 3e-3;
Ro  = 114e-3;

Создайте антенну

Параметры задали, ранее используются, чтобы создать антенну логарифмической спирали.

sp = spiralEquiangular('GrowthRate',a,'InnerRadius',Ri,'OuterRadius',Ro);
SpiralFig = figure;
show(sp)

Поведение импеданса логарифмической спирали

Поведение импеданса спиральной антенны показывает несколько резонансов в низкочастотной полосе, прежде, чем достигнуть относительно постоянного сопротивления и реактивного сопротивления с увеличивающейся частотой. Чтобы получить эти резонансы, разделите диапазон частот на две части. Произведите более низкий диапазон частот с более прекрасным интервалом и более высокий диапазон частот с интервалом скаковой лошади.

Nf1    = 25;
Nf2    = 15;
fband1 = linspace(0.3e9,1e9,Nf1);
fband2 = linspace(1e9,5e9,Nf2);
freq   = unique([fband1,fband2]);
SpiralImpFig = figure;
impedance(sp,freq);

Изменение направленности опорного направления с частотой

Спиральные антенны собой являются двунаправленными излучателями. Чтобы подавить нежелательное излучение, они используются с наземной плоскостью и диэлектрической поддержкой. Модель тулбокса логарифмической спирали не имеет наземной плоскости или отступающего материала.

SpiralDVarFig = figure;
D = zeros(1,length(freq));
for p = 1:length(freq)
    D(p) = pattern(sp,freq(p),0,90);
end
f_eng = freq./1e9;
f_str = 'G';
plot(f_eng,D,'x-')
grid on
axis([f_eng(1) f_eng(end) 0 8 ])
xlabel(['Frequency (' f_str 'Hz)'])
ylabel('Directivity (dBi)')
title('Peak Directivity Variation vs. Frequency')

Обсуждение результатов

Бумага [1], сравнивает два типа поддержки - Фоумклэд и подложка Роджерса. Начиная с Фоумклэда, имеет относительную проницаемость, почти эквивалентную свободному пространству, мы используем это для сравнения результатов со спиралью только для металла от тулбокса. Foamclad-поддержанная спираль в [1] достигает почти постоянного сопротивления 188 $$\Omega$$ после 1 ГГц и реактивное сопротивление варьируется между приблизительно 10 - 20 $$\Omega$$. Этот результат соглашается очень хорошо с моделью логарифмической спирали от тулбокса. Направленность опорного направления для модели тулбокса логарифмической спирали варьируется между 4.5 - 6 дБ между 1-5 ГГц. Это также соответствует хорошо с результатами [1].

Ссылка

[1] М. Макфадден, В. Р. Скотт, "Анализ Антенны Логарифмической спирали на Диэлектрической Подложке", Транзакции IEEE на Антеннах и Распространении, vol.55, № 11, pp.3163-3171, ноябрь 2007.