Анализ порта

Порт антенны является физическим местоположением, где источник RF соединяется. С сетевой точки зрения теории антенна имеет один порт. В Antenna Toolbox™ красная точка на фигуре антенны представляет точку канала. Полуволновой диполь показывают с его точкой канала:

Все антенны взволнованы напряжением 1V в порте. Различные параметры порта терминала следующие:

Входной импеданс

Входной импеданс является отношением напряжения к току в порте. Импеданс антенны вычисляется как отношение напряжения фазовращателя, которое является 1V под углом фазы 0 deg, к фазовращателю, текущему в порте. Уравнение импеданса:

$Z = V / I = R + j X$

где:

V напряжение возбуждения антенны
I ток
R сопротивление антенны в Омах
X реактивное сопротивление антенны в Омах

Входной импеданс антенны является зависимым частотой количеством. График показывает входной импеданс дипольной антенны по диапазону частот 20-120 МГц. Сопротивление и трассировки реактивного сопротивления меняются в зависимости от частоты. Изменение может быть качественно описано в терминах резонансов.

d = dipole;
impedance(d,20e6:1e6:120e6)

Использование impedance вычислить входной импеданс любых антенн в Antenna Toolbox.

Резонанс

Резонансная частота антенны является частотой, на которой реактивное сопротивление антенны равно нулю.

График показывает две резонансных точки дипольной антенны.

В графике значения реактивного сопротивления являются отрицательными, или емкостными перед резонансом. Эти значения являются положительными или индуктивными после резонанса. Этот тип резонанса называется серийным резонансом. Можно смоделировать этот тип резонанса с помощью схемы серии RLC. Если кривая импеданса идет от положительного реактивного сопротивления до отрицательного реактивного сопротивления, это называется параллельным резонансом. Можно смоделировать этот тип резонанса с помощью параллельной схемы RLC.

Отражательный коэффициент

Отражательный коэффициент или S_1_1, из антенны описывает относительную часть инцидентной ВЧ-мощности, которая отражается назад из-за несоответствия импеданса. Несоответствие импеданса является различием между входным импедансом антенны и характеристическим импедансом линии электропередачи (или импеданс генератора, когда линия электропередачи не присутствует). Характеристический импеданс является ссылочным импедансом.

S = sparameters(d,20e6:1e6:120e6,72)
rfplot(S)

Отражательный коэффициент также дает операционную полосу пропускания антенны. Полоса пропускания антенны обычно является диапазоном частот, по которому величина отражательного коэффициента ниже-10 дБ.

Использование sparameters вычислить значение _S11 для любой антенны в Antenna Toolbox.

Возвратите потерю

Потеря возврата антенны является мерой эффективности подачи электроэнергии от линии электропередачи или коаксиального кабеля к загрузке, такой как антенна. Потеря возврата может также быть задана как различие в дБ между степенью, отправленной к антенне и степенью, отраженной назад от него. Чем выше отношение степени, тем, лучше соответствуя между загрузкой и линией. Возвратитесь уравнение потерь:

$R L = - 20 \log_{10} | S_{11} |$

где:

RL потеря возврата
_S11 отражательный коэффициент или степень, отраженная от антенны.

Для пассивных устройств потеря возврата является положительным недиссипативным термином, представляющим сокращение амплитуды отраженной волны по сравнению с инцидентной волной. В активных устройствах отрицательная потеря возврата возможна.

d = dipole;
returnLoss(d,20e6:1e6:120e6,72)

Возвратитесь графики потерь также дают операционную полосу пропускания антенны. Полоса пропускания антенны является диапазоном частот, по которому величина потери возврата больше 10 дБ. Используйте returnLoss функция, чтобы вычислить потерю возврата любой антенны в библиотеке Antenna Toolbox.

Напряжение постоянное отношение волны

Напряжение постоянное отношение волны (VSWR) антенны является другой мерой импеданса, соответствующего между линией электропередачи и антенной. Постоянная волна сгенерирована из-за несоответствия импеданса в порте. Уравнение VSWR:

$V S W R = \frac{1 + | S_{11} |}{1 - | S_{11} |}$

где:

_S11 отражательный коэффициент.

d = dipole;
vswr(d,20e6:1e6:120e6,72)
axis([20 120 1 20])

VSWR является скаляром и не содержит информации о фазе. Значение VSWR находится между 1 и бесконечность. Полоса пропускания антенны обычно является диапазоном частот, по которому VSWR меньше приблизительно 2.

Использование vswr вычислить напряжение постоянное отношение волны для любой антенны в Antenna Toolbox.

Пропускная способность

Полоса пропускания описывает область значений частот, по которым антенна может правильно излучить или получить энергию. Это - основной параметр антенны. Часто, желаемая полоса пропускания является одним из параметров, используемых, чтобы определить который антенна использовать. 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. Можно управлять полосой пропускания с помощью соответствующего проекта антенны.

Ссылки

[1] Balanis, C.A. Теория антенны: анализ и проект 3rd Эд. Нью-Йорк: Вайли, 2005.

[2] Стуцмен, Уоррен Л., и Тиле, Гэри А. Теория антенны и проект. 3-й Эд. Нью-Йорк: Вайли, 2013.

[3] Птица, T.S. “Определение и Неправильное употребление Потери Возврата”. Антенны IEEE и Журнал Распространения. Издание 51, Выпуск 2, апрель 2009, стр 166–167.

Документация