计算天线的辐射效率gydF4y2Ba

这个例子向您展示了如何计算天线的辐射效率或天线阵列天线的工具箱™。天线的辐射效率被定义为天线辐射的功率比美联储权力的激励端口天线。功率损耗由于端口阻抗失配在这里不考虑。gydF4y2Ba

天线的输入功率可以写成gydF4y2Ba

$${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}}=gydF4y2Ba\frac{\mathrm{1gydF4y2Ba}}{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{VgydF4y2Ba}}_{\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}}{\mathrm{我gydF4y2Ba}}_{\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}}^{*gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba$$(1)gydF4y2Ba

这里,输入电压和输入电流为gydF4y2Ba $${\mathrm{VgydF4y2Ba}}_{\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}}$$和gydF4y2Ba $${\mathrm{我gydF4y2Ba}}_{\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}}$$,分别。gydF4y2Ba $${\mathrm{我gydF4y2Ba}}_{\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}}^{*gydF4y2Ba}$$是输入电流的复杂结合。计算能力gydF4y2Ba $${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{\mathrm{rgydF4y2Ba}\mathrm{一个gydF4y2Ba}\mathrm{dgydF4y2Ba}}$$辐射天线通过整合辐射强度(gydF4y2Ba $$\mathrm{UgydF4y2Ba}(gydF4y2Ba\mathrm{\theta gydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{\varphi gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$$在无限的辐射范围()gydF4y2Ba $${\mathrm{年代gydF4y2Ba}}_{\infty gydF4y2Ba}$$)gydF4y2Ba

$${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{\mathrm{rgydF4y2Ba}\mathrm{一个gydF4y2Ba}\mathrm{dgydF4y2Ba}}=gydF4y2Ba{\int gydF4y2Ba}_{{\mathrm{年代gydF4y2Ba}}_{\infty gydF4y2Ba}}\mathrm{UgydF4y2Ba}(gydF4y2Ba\mathrm{\theta gydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{\varphi gydF4y2Ba})gydF4y2Ba\mathrm{年代gydF4y2Ba}\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{\theta gydF4y2Ba}\mathrm{dgydF4y2Ba}\mathrm{\theta gydF4y2Ba}\mathrm{dgydF4y2Ba}\mathrm{\varphi gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba$$(2)gydF4y2Ba

方位角和高度角是用gydF4y2Ba $$\mathrm{\varphi gydF4y2Ba}$$和gydF4y2Ba $$\mathrm{\theta gydF4y2Ba}$$,分别。辐射效率(gydF4y2Ba $${\mathrm{\eta gydF4y2Ba}}_{\mathrm{rgydF4y2Ba}})gydF4y2Ba$$被定义为gydF4y2Ba

$${\mathrm{\eta gydF4y2Ba}}_{\mathrm{rgydF4y2Ba}}=gydF4y2Ba\frac{{\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{\mathrm{rgydF4y2Ba}\mathrm{一个gydF4y2Ba}\mathrm{dgydF4y2Ba}}}{{\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}}}。gydF4y2Ba$$(3)gydF4y2Ba

输入功率和辐射功率之间的差异是由于金属只是天线和传导损失由于传导损耗和介质损耗金属与介电质间的天线。辐射效率也交替地定义为天线的增益和方向性。换句话说,gydF4y2Ba

$$\mathrm{GgydF4y2Ba}(gydF4y2Ba\mathrm{\theta gydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{\varphi gydF4y2Ba})gydF4y2Ba=gydF4y2Ba{\mathrm{\eta gydF4y2Ba}}_{\mathrm{rgydF4y2Ba}}\mathrm{DgydF4y2Ba}(gydF4y2Ba\mathrm{\theta gydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{\varphi gydF4y2Ba})gydF4y2Ba。gydF4y2Ba$$(4)gydF4y2Ba

在一个理想的无损的天线,辐射效率(gydF4y2Ba $${\mathrm{\eta gydF4y2Ba}}_{\mathrm{rgydF4y2Ba}}$$)是1。gydF4y2Ba

d =设计(偶极子,1 e9);= 6.7450 e-04半径;gydF4y2Ba%细导线半径gydF4y2Bad.Width = cylinder2strip(半径);gydF4y2Ba%转换成等效stripwidthgydF4y2Bad.Length = 139.1 e 03;d。TiltAxis = (0 0 1);d.Tilt = -90;蚂蚁=设计(yagiUda 1 e9);ant.Exciter = d;ant.NumDirectors = 2;ant.DirectorLength = (131.9 e 03; 126.5 e 03);ant.DirectorSpacing = (65.95 e 03; 80.34 e 03);ant.ReflectorLength = 141.5 e 03; ant.ReflectorSpacing=88.13e-03;

图;显示(蚂蚁)gydF4y2Ba

f = linspace (0.5 e9 1.5 e9, 31);效率(蚂蚁,f)gydF4y2Ba

图;模式(蚂蚁,1 e9)gydF4y2Ba

ant.Exciter。金属导体= (gydF4y2Ba“铜”gydF4y2Ba);gydF4y2Ba%从金属目录选择导体gydF4y2Baant.Exciter.Conductor。导电率= 1 e5;gydF4y2Ba%参考论文中使用相同的值gydF4y2Ba

蚂蚁。金属导体= (gydF4y2Ba“铜”gydF4y2Ba);gydF4y2Ba%选择导线的金属目录gydF4y2Baant.Conductor。导电率= 1 e5;gydF4y2Ba%参考论文中使用相同的值gydF4y2Ba

ant.Exciter.Conductor。厚度= 700 * 1 e-6;ant.Conductor。厚度= 700 * 1 e-6;gydF4y2Ba

图;显示(蚂蚁)gydF4y2Ba

f = linspace (0.5 e9 1.5 e9, 31);图;效率(蚂蚁,f)gydF4y2Ba

图模式(e9蚂蚁,1)gydF4y2Ba

f = 1.59 e9;gydF4y2Ba%的解决方案的频率gydF4y2Baλ= 3 e8 / f;d =介质(gydF4y2Ba“FR4”gydF4y2Ba);gydF4y2Ba%选择衬底介质目录gydF4y2Bad。EpsilonR = 4.36; d.LossTangent = 2/100;%表示有损衬底gydF4y2Ba蚂蚁= patchMicrostrip (gydF4y2Ba“基质”gydF4y2Bad);蚂蚁。身高= 1.57 e - 3;ant.Substrate。厚度= 1.57 e - 3;蚂蚁。长度= 45 e - 3;蚂蚁。宽度= 45 e - 3;蚂蚁。GroundPlaneLength = 20e-2; ant.GroundPlaneWidth = 13.5e-2; ant.FeedOffset = [20e-3 0]; ant.FeedWidth = lambda/200;

图;网格(蚂蚁,gydF4y2Ba“MaxEdgeLength”gydF4y2Baλ/ 20)gydF4y2Ba

图;显示(蚂蚁)gydF4y2Ba

E1 =效率(蚂蚁,f)gydF4y2Ba

E1 = 0.3108gydF4y2Ba

E1_log = 10 * log10 (E1)gydF4y2Ba

E1_log = -5.0757gydF4y2Ba

图模式(蚂蚁,f,gydF4y2Ba“类型”gydF4y2Ba,gydF4y2Ba“方向性”gydF4y2Ba)gydF4y2Ba

图;模式(蚂蚁,f,gydF4y2Ba“类型”gydF4y2Ba,gydF4y2Ba“获得”gydF4y2Ba)gydF4y2Ba

f1 = linspace (1 e9 4 e9 31);图阻抗(蚂蚁,f1)gydF4y2Ba

图;s1 = sparameters (ant、f1、50);rfplot (s1);gydF4y2Ba

蚂蚁。金属导体= (gydF4y2Ba“铜”gydF4y2Ba);gydF4y2Ba

图;显示(蚂蚁)gydF4y2Ba

E2 =效率(蚂蚁,f)gydF4y2Ba

E2 = 0.2255gydF4y2Ba

E2_log = 10 * log10 (E2)gydF4y2Ba

E2_log = -6.4692gydF4y2Ba

图;模式(蚂蚁,f,gydF4y2Ba“类型”gydF4y2Ba,gydF4y2Ba“获得”gydF4y2Ba)gydF4y2Ba