小单极天线的阻抗匹配

创建磁单极子

通过天线工具箱创建一个四分之一波长单极天线的谐振频率1 GHz左右。为目的的这个例子中,我们选择一个平方地平面的一侧 $$0。75\lambda$$。

耐火的= 1 e9;speedOfLight = physconst (“光速”);λ= speedOfLight /耐火的;L = 0.25 *λ;dp =单极(“高度”L,“宽度”L / 50,…“GroundPlaneLength”0.75 *λ…“GroundPlaneWidth”0.75 *λ);

计算磁单极子阻抗

指定源阻抗(发电机),参考(传输线)阻抗和负载阻抗(天线)。在这个例子中,负载Zl0将共振(小)单极在500 MHz的频率,共振频率的一半。源的等效阻抗50欧姆。

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

定义的频率点的分析和建立一个关于500 MHz频段。

《不扩散核武器条约》= 30;fspan = 0.1;fmin = f0 * (1 - (fspan / 2));fmax = f0 * (1 + (fspan / 2));频率=独特([f0 linspace (fmin fmax, npt)));

理解负载行为使用反射系数和功率增益

计算负载反射系数和源和天线之间的功率增益。

S = sparameters (dp、频率);GammaL = rfparam (1, 1);Gt = 10 * log10 (1 - abs (GammaL)。^ 2);

策划输入反射系数在史密斯图表显示的电容行为这个天线的工作频率500 MHz。史密斯圆图的中心代表了参考阻抗匹配条件。反射系数的位置跟踪 $$-\; -\; -\; -\; -\; -j5。0$$ $$\Omega$$确认有一个严重的阻抗失配。

图一=图;GammaL hsm = smithplot(图一,频率,“线宽”,2.0,“颜色”,“米”,…“视图”,“右下角”,“LegendLabels”,{“#伽马L”});

情节的权力交付给负载。

图=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(的功率传递到负载)

功率增益图所示,有大约20 dB功率损耗在工作频率(500 MHz)。

设计匹配网络

匹配网络必须确保在500 MHz最高权力交接。L-section双调谐网络实现这一目标[1]。图中所示的网络拓扑结构,由一个与天线电感串联,取消了大电容在500 MHz,和一个并联电感器,进一步提高了输出电阻匹配的源阻抗50 $$\Omega$$。

使用matchingnetwork对象来创建各种基于源阻抗匹配网络电路,负载阻抗和中心频率。

matchnw = matchingnetwork (“CenterFrequency”f0,“LoadImpedance”Zl0,“带宽”,50 e6);matchnw.clearEvaluationParameter (1);%清楚默认约束

每个元素的值生成如下所示的电路。

[circuit_list、性能]= circuitDescriptions (matchnw)

circuit_list =4×5表circuitName component1Type component1Value component2Type售予售予component2Value……* * * * * *电路1“auto_1”“L”系列2.9822 e-07”分流L”1.0466 e-07电路2“auto_2”“C”系列3.3975 e-13”分流L”6.1569 e-08电路3“auto_3”“分流C”2.3684 e-11”系列L”8.1505 e-08电路4“auto_4”“分流L”4.278 e-09 e-08 7.3525”系列L”

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]}

创建匹配网络和计算的参数

创建匹配网络电路通过射频工具箱™,它由上述两个电感的值计算。这个网络的参数计算频段上的集中在操作频率。

基于理想的匹配网络计算的参数(这个示例使用电路# 2)。

ckt_no = 4;Smatchnw = sparameters (matchnw,频率,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elementname: {“L”的l1}元素:[1 x2电感]节点:(1 2 3)名称:“auto_4”NumPorts: 2终端:{“p1 +”“p2 +”的p1 - ' ' p2 - '}

反射系数和功率增益匹配网络

计算输入反射系数/功率增益天线的负载匹配网络。

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

比较结果

图输入反射系数和权力交付给天线,有或没有匹配网络。史密斯情节®图表显示了反射系数跟踪通过其中心从而确认这场比赛。在操作频率500 MHz,发电机将最大功率传输到天线。比赛降解两边的操作频率。

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

阴谋权力交付给负载。

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(“不匹配网络”,“双调优”,“位置”,“最佳”);

匹配网络设计师

的匹配网络设计师应用程序允许现有的设计匹配网络或视图matchingnetwork对象。输入这个命令在命令行打开匹配网络设计师应用程序使用。matchnw对象和选择auto_4节点以查看相应的电路。

matchingNetworkDesigner (matchnw)

引用

[1]m·m·维纳磁单极子天线,马塞尔·德克尔,Inc ., CRC出版社,启Exp版,纽约,pp.110 - 118, 2003。