创建磁单极子

通过天线工具箱创建一个四分之一波长的单极天线，谐振频率在1 GHz左右。为了这个例子的目的，我们选择一个正方形的地面平面的边 $$0．75\lambda$$．

Fres = 1e9;speeddoflight = physconst(“光速”）;lambda = speedOfLight/fres;L = 0.25*lambda;Dp =单极子(“高度”L,“宽度”L / 50,.．.“GroundPlaneLength”0.75 *λ.．.“GroundPlaneWidth”0.75 *λ);

计算单极阻抗

指定源(发电机)阻抗、基准(传输线)阻抗和负载(天线)阻抗。在本例中，负载Zl0将是频率为500mhz的非谐振(小)单极子，这是谐振频率的一半。源的等效阻抗为50欧姆。

F0 = fres/2;Zs = 50;Z0 = 50;Zl0 =阻抗(dp,f0);Rl0 = real(Zl0);Xl0 = imag(Zl0);

定义用于分析的频率点的数量，并设置约500mhz的频带。

Npts = 30;Fspan = 0.1;Fmin = f0*(1 - (fspan/2));Fmax = f0*(1 + (fspan/2));freq = unique([f0 linspace(fmin,fmax,Npts)]);

利用反射系数和功率增益了解负载行为

计算源与天线之间的负载反射系数和功率增益。

S =参数参数(dp，频率);GammaL = rfparam(S, 1,1);Gt = 10*log10(1 - abs(GammaL).^2);

在史密斯图上绘制输入反射系数显示了该天线在500 MHz工作频率附近的电容性行为。史密斯图的中心表示与参考阻抗匹配的条件。周围反射系数的位置痕迹 $$-j5．0$$ $$\Omega$$确认存在严重的阻抗不匹配。

Fig1 =图;hsm = smithplot(fig1,freq,GammaL，“线宽”, 2.0,“颜色”，“米”，.．.“视图”，“右下角”，“LegendLabels”，{“#伽马L”})；

绘制输出到负载的功率。

Fig2 =图;情节(频率* 1 e-6 Gt,“米”，“线宽”2);网格在包含(“频率(MHz)”) ylabel (“(dB)级”)标题(“电力输送到负载”）

如功率增益图所示，在工作频率(500 MHz)附近有大约20 dB的功率损失。

设计匹配网络

匹配的网络必须确保在500mhz的最大功率传输。l型双调谐网络实现了这一目标[1]。如图所示，网络拓扑结构由一个与天线串联的电感器组成，该电感器消除了500 MHz的大电容，另一个分流电感器进一步提高输出电阻以匹配50的源阻抗 $$\Omega$$．

使用matchingnetwork对象根据源阻抗、负载阻抗和中心频率创建各种匹配的网络电路。

Matchnw =匹配网络(“CenterFrequency”f0,“LoadImpedance”Zl0,“带宽”, 50 e6);matchnw.clearEvaluationParameter (1);%清除默认约束

所生成的电路的每个元素的值如下所示。

[circuit_list, performance] = circuitDescriptions(matchnw)

circuit_list =4×5表circuitName component1类型component1Value component2类型component2Value ___________ ______________ _______________ ______________ _______________电路1“auto_1”“系列L”2.9823e-07“分流L”1.0466e-07电路2“auto_2”“系列C”3.3975e-13“分流L”6.1567e-08电路3“auto_3”“分流C”2.3686e-11“系列L”8.1502e-08电路4“auto_4”“分流L”4.2778e-09“系列L”7.3523e-08

性能=4×4表circuitName evaluationPassed testsFailed performanceScore  ___________ ________________ ____________ ________________ 电路1”auto_1“{(“是”)}{0 x0双}{[0]}电路2“auto_2”{(“是”)}{0 x0双}{[0]}电路3“auto_3”{(“是”)}{0 x0双}{[0]}电路4“auto_4”{(“是”)}{0 x0双}{[0]}

创建匹配网络并计算s参数

匹配的网络电路是通过RF工具箱™创建的，它由两个电感器组成，其值已在上面计算过。该网络的s参数在以工作频率为中心的频带上计算。

根据所需的匹配网络计算s参数(本例使用电路#2)。

Ckt_no = 4;Smatchnw =参数(matchnw, freq, Z0, ckt_no);

匹配网络的电路元件表示如下所示。

disp (matchnw.Circuit (ckt_no))

电路:电路元件ElementNames: {'L' 'L_1'}元件:[1x2电感器]节点:[1 2 3]名称:'auto_4' NumPorts: 2个端子:{'p1+' 'p2+' 'p1-' 'p2-'}

匹配网络的反射系数和功率增益

利用匹配网络计算天线负载的输入反射系数/功率增益。

Zl =阻抗(dp，频率);GammaIn = GammaIn (Smatchnw,Zl);Gtmatch = powergain(Smatchnw,Zs,Zl，“Gt”）;Gtmatch = 10*log10(Gtmatch);

比较结果

在有和没有匹配网络的情况下，绘制天线的输入反射系数和功率。Smith®图表显示反射系数轨迹穿过其中心，从而确认匹配。在工作频率为500mhz时，发电机向天线传输最大功率。匹配在工作频率的任何一方都退化了。

添加(hsm频率,GammaIn);hsm.LegendLabels(2) = {“#伽马”};歌舞青春。视图=“全部”；

地块电力输送到负载。

图(图二)在情节(频率* 1 e-6 Gtmatch,“线宽”2);轴([min(频率)* 1 e-6 e-6马克斯(频率)* 1,-25,0])传说(“没有匹配网络”，“双调优”，“位置”，“最佳”）;

匹配网络设计器

的匹配网络设计器应用程序允许设计匹配的网络或查看现有的matchingnetwork对象。在命令行中键入此命令以打开匹配网络设计器应用。使用matchnw对象并选择auto_4节点查看相应的电路。

matchingNetworkDesigner (matchnw)

参考文献

[1] M. M. Weiner，单极天线，Marcel Dekker, Inc.，CRC出版社，Rev. Exp版，纽约，110-118页，2003。