创建磁单极子

通过天线工具箱创建四分之一波长单极天线，具有谐振频率为1 GHz。出于这个例子的目的，我们选择一个方形地面平面 $$0。75\mathrm{\lambda .}$$。

耐火的= 1 e9;speedOfLight = physconst (“光速”);lambda = speedoflight / fres;l = 0.25 * lambda;dp =单极（'高度'L,“宽度”L / 50,…“GroundPlaneLength”，0.75 * lambda，…'groundplanewidth'0.75 *λ);

计算单极阻抗

指定源（发电机）阻抗，参考（传输线）阻抗和负载（天线）阻抗。在此示例中，负载Zl0将是500 MHz频率的非共振（小）单极，这是谐振频率的一半。源具有50欧姆的等效阻抗。

f0 =耐火的/ 2;z = 50;Z0 = 50;f0 Zl0 =阻抗(dp);Rl0 =实际(Zl0);Xl0 =图像放大(Zl0);

定义分析的频率点数，并设置大约500 MHz的频带。

《不扩散核武器条约》= 30;fspan = 0.1;fmin = f0*(1 - (fspan/2)));fmax = f0*(1 + (fspan/2));freq = unique([f0 linspace(fmin,fmax,Npts)]);w = 2π* *频率;

利用反射系数和功率增益来理解负载行为

计算源和天线之间的负载反射系数和功率增益。

S =参数(dp, freq);if (S, 1,1) = rfparam(S, 1,1);Gt = 10*log10(1 - abs(gamma).^2);

在史密斯图上绘制输入反射系数，显示了该天线在500mhz工作频率附近的电容性行为。史密斯图的中心代表参考阻抗的匹配条件。反射系数的位置沿四周分布 $$-j5。0\mathrm{\omega .}$$确认存在严重阻抗不匹配。

图一=图;GammaL hsm = smithplot(图一,频率,“线宽”，2.0，'颜色','M');歌舞青春。LegendLabels = {“#伽马L”};

图=图;情节(频率* 1 e-6 Gt,'M',“线宽”2);网格上Xlabel（'频率[MHz]'）ylabel（“(dB)级”)标题(“传送到负载的功率”)

随着功率增益图所示，工作频率（500 MHz）周围有大约20dB的功率损耗。

设计匹配网络

匹配网络必须保证500mhz的最大功率传输。l段双调谐网络实现了这一目标[1]。图中所示的网络拓扑结构包括一个电感与天线串联在一起，抵消了500mhz时的大电容，以及一个分流电感，进一步提高输出电阻，以匹配源阻抗50 $$\mathrm{\omega .}$$。

ω= 2 *π* f0;L2 =(1 /₀)*√(z * Rl0) / (1 - (Rl0 / z)));L1 = (-Xl0 /₀)- L2/2 -√((L2 ^ 2/4) - (((Rl0) ^ 2) /ω^ 2));

创建匹配网络，计算s参数

匹配的网络电路通过RF工具箱创建，它包括两个电感器，其值已经上面计算出。该网络的S参数通过以工作频率为中心的频带计算。

IND1 =电感(L1,'l1');IND2 =电感(L2,'l2');MatchingNW =电路('double_tuning');add (MatchingNW [0, 1], IND2);添加(MatchingNW [1 - 2], IND1);setports (MatchingNW 0 [1], [2 0]);Smatchnw = sparameters (MatchingNW、频率);

匹配网络的电路元件表示如下所示。

DISP（匹配）

电路：电路元素元素：{'l2'l1'}元素：[1x2电感]节点：[0 1 2]名称：'double_tuning'numports：2终端：{'p1 +'p2 +''p1-'p2- '}

反射系数和功率增益与匹配网络

计算匹配网络下天线负载的输入反射系数/功率增益。

ZL =阻抗（DP，FREQ）;Gammain = Gammain（Smatchnw，ZL）;gtmatch = PowerGain（Smatchnw，zs，zl，“Gt”);Gtmatch = 10 * log10 (Gtmatch);

比较结果

绘制输入反射系数和发送到天线的功率，有和没有匹配的网络。史密斯图显示了通过其中心的反射系数轨迹，从而确认了匹配。在500mhz的工作频率下，发电机将最大功率传输给天线。在操作频率的任何一侧匹配都会降低。

添加(hsm频率,GammaIn);hsm.LegendLabels (2) = {'#gamma'};

图(图二)上绘图（FREQ * 1E-6，GTMATCH，“线宽”2);轴（[min（freq）* 1e-6，max（freq）* 1e-6，-25,0]）传奇（“不匹配网络”,“双调优”,'地点',“最佳”);

参考资料

李永强，单极天线，中国科学:技术经济，vol . 23, no . 3, pp.1 - 5, 2003。