为祝福应用Dual-Fed方形微带贴片天线
这个例子展示了如何使用pcbComponent和pcbcascade射频PCB工具箱™的功能设计和分析dual-fed方形微带贴片天线的蓝牙低能量(bie)应用程序。
您可以使用不同的饲料安排实现圆和椭圆极化或通过使用两种正交模式兴奋与90度相位差。两个正交模式可以通过调整完成的物理尺寸和使用单个或多个提要。方形贴片元件,圆偏振激发的最简单方法是饲料的元素在两个相邻边缘,激发两正交模式如图。正交相位差,饲料的元素与90度的功率分配器或90度混合如下图所示。
创建变量
Centerfreq = 2.4 e9;频率= linspace (2 e9 3 e9, 41岁);
Branchline耦合器的设计
使用设计功能上的couplerBranchline对象创建一个branchline耦合器在所需的频率和可视化。默认的基质branchline耦合器是聚四氟乙烯。
耦合器=设计(couplerBranchline Centerfreq);图;显示(耦合器);
创建变量平方补丁和连接线路
的patchLength变量创建一个补丁。的feedLineWidth和feedLineLength变量创建提要线天线。的portSpacing匹配之间的差距给水管线的branchline耦合器的输出端口。的patchLength和feedLineLength是在设计频率接近一半波长。
patchLength = 41.9 e - 3;feedLineLength = 65.7 e - 3;feedLineWidth = 3 e - 3;portSpacing = coupler.ShuntArmLength / 2 + coupler.PortLineWidth / 2;
使用traceRectangular对象创建一个与边长平方补丁patchLength。使用rotateZ函数的形状旋转45度和可视化。
补丁= traceRectangular (“长度”patchLength,“宽度”,patchLength);补丁= rotateZ(补丁,45岁);图;显示(补丁);
使用traceRectangular对象创建两个饲料线长度相同,宽度和间距相等的轴。执行布尔加操作的形状补丁,feedline1和feedline2和可视化。
feedLine1 = traceRectangular (“长度”feedLineLength,“宽度”feedLineWidth,“中心”[-feedLineLength / 2, portSpacing]);feedLine2 = traceRectangular (“长度”feedLineLength,“宽度”feedLineWidth,“中心”[-feedLineLength / 2, -portSpacing]);antShape = + feedLine1 + feedLine2补丁;图;显示(antShape);
翻译沿着x轴的形状,将馈线调整x = 0。
翻译(antShape [feedLineLength 0 0]);
定义了衬底参数和创建一个介质对象。创建一个groundplane使用antenna.Rectangle对象和使用pcbStack创建一个PCB天线。分配的电介质和地平面层属性pcbStack。分配FeedLocations馈线的边缘和设置BoardThickness来高度pcbStack和可视化天线。
EpsilonR = coupler.Substrate.EpsilonR;%介电EpsilonR身高= coupler.Height;%的衬底LossTangent = coupler.Substrate.LossTangent;%的损耗角正切亚态d1 =介质(“名字”,{“特氟隆”},“EpsilonR”EpsilonR,“LossTangent”LossTangent,“厚度”、高度);接地= antenna.Rectangle (“长度”120 e - 3,“宽度”80 e - 3,“中心”120年,[e-3/2 0]);蚂蚁= pcbStack;蚂蚁。BoardThickness =身高;蚂蚁。层= {antShape d1,能够间接};蚂蚁。BoardShape =接地;蚂蚁。FeedLocations = [0 portSpacing 1 3; 0, -portSpacing 1 3]; figure; show(ant);
使用阻抗函数绘制天线的阻抗从2.2 GHz 2.6 GHz
图;阻抗(ant linspace (2.2 e9 2.6 e9, 31));
结果表明,补丁是大约400欧姆阻抗的2.4 GHz。为了匹配阻抗的补丁50欧姆,连接四分之一波长变换器的馈线阻抗变换到50欧姆。四分之一波长阻抗的变压器的阻抗匹配的几何平均数。因此50欧姆的几何平均数和400欧姆值为141欧姆。
使用microstripLine设计计算的宽度与Z0 141欧姆。
行= microstripLine;线。身高= coupler.Height;行=设计(Centerfreq,“LineLength”,0.25,“Z0”,141);
使用traceRectangular对象来创建两个四分之一波长变压器线相同的长度,宽度和间距相等的轴。执行布尔加操作的形状补丁,Line1和么和可视化。
Line1 = traceRectangular (“长度”line.Length,“宽度”line.Width,“中心”[line.Length / 2, portSpacing]);么= traceRectangular (“长度”line.Length,“宽度”line.Width,“中心”[line.Length / 2, -portSpacing]);翻译(antShape [line.Length 0 0]);
antShape = antShape + Line1 +么;显示(antShape);
底物参数定义并创建一个介质用于PCB天线的堆栈。创建一个groundplane使用antenna.Rectangle形状。
使用pcbStack创建一个PCB天线和分配的电介质和地平面层属性pcbStack。分配FeedLocations馈线的边缘和设置BoardThickness来高度在pcbStack和可视化的天线。下面的代码执行这些操作和创建PCB天线。
EpsilonR = coupler.Substrate.EpsilonR;%介电EpsilonR身高= coupler.Height;% Substrat高度LossTangent = coupler.Substrate.LossTangent;%的损耗角正切亚态d1 =介质(“名字”,{“特氟隆”},“EpsilonR”EpsilonR,“LossTangent”LossTangent,“厚度”、高度);接地= antenna.Rectangle (“长度”120 e - 3,“宽度”80 e - 3,“中心”120年,[e-3/2 0]);蚂蚁= pcbStack;蚂蚁。BoardThickness =身高;蚂蚁。层= {antShape d1,能够间接};蚂蚁。BoardShape =接地;蚂蚁。FeedLocations = [0 portSpacing 1 3; 0, -portSpacing 1 3]; figure,show(ant);
使用pcbcascade对象加入耦合器和贴片天线。获取圆偏振,连接在branchline耦合器隔离端口匹配负载50欧姆。孤立的港口位置FeedLocationspcbStack复制到的属性ViaLocations。提要位置偏僻的港口被删除。的lumpedElement对象用于创建一个50欧姆阻抗和集总元件的位置的ViaLocations。分配这lumpedElement到负载财产的pcbStack和可视化的天线。下面的代码执行这些操作。
pcbAntenna = pcbcascade(耦合器,ant);pcbAntenna。ViaLocations = pcbAntenna.FeedLocations (2);pcbAntenna。ViaDiameter = pcbAntenna.FeedDiameter;:pcbAntenna.FeedLocations (2) = [];r = lumpedElement;r。阻抗= 50;r。Location = [pcbAntenna.ViaLocations(1:2),pcbAntenna.BoardThickness]; pcbAntenna.Load = r; figure; show(pcbAntenna);
使用sparameters函数的参数计算的结果使用天线和阴谋rfplot函数。
晶石= sparameters (pcbAntenna、频率);图;rfplot(石膏);
结果表明,天线是一个很好的匹配从2 GHz到3 GHz。
使用模式函数绘制3 d天线的辐射方向图。
图;模式(pcbAntenna Centerfreq);
天线的增益约dBi在设计频率。
使用axialRatio函数绘制天线的轴向比率在2.45 GHz。使用轴向比率来确定天线的极化。圆偏振,轴向比率必须小于3 dB。
图;axialRatio (pcbAntenna Centerfreq 90, 0:5:180);标题(“方位轴率= 90飞机”);
结果表明,轴向比率低于3 dB的高度角,因此天线展品圆偏振。在正交平面方位角是0度,获得圆偏振之间的海拔60至90度的角。
使用axialRatio函数绘制天线的轴向比率与频率。
图;axialRatio (pcbAntenna频率0,90);标题(轴向比率与频率的);
频率的轴向比率表明,天线展品圆偏振2.4 GHz左右。
引用
[1]Balanis, c.a“天线理论。分析和设计”,p。860年,威利,纽约,第三版,2005年。
