Metasurface天线建模
这个例子展示了如何设计、模型和分析metasurface天线基于参考[1]。Metasurface天线利用每个辐射单元细胞组的周期性边界辐射单元在更紧凑的空间。
你构建一个单位辐射元素与天线工具箱™对象和函数。您还可以使用infiniteArray和rectangularArray对象构造大型天线阵,你执行模式和当前分析设计频率。
建设单位散热器
单位散热器在[1]是一个交叉工字梁结构优化探针进一只胳膊。3厘米的单位细胞有一个维度和0.5毫米的差距。指定天线的几何形状。
长度= 14.75 * 1 e - 3;宽度= 3 * 1 e - 3;s = 0.25 * 1 e - 3;厚度= 1.5 * 1 e - 3;viaDia = 0.5 * 1 e - 3 * 2;feedWidth = viaDia / 2;gndLength =长度+ 2 *年代;gndWidth = gndLength;
使用customAntennaGeometry对象构造顶部十字工字梁散热器,并将其变成一个反射器形成单位散热器结构。在这个简化的几何,你删除的衬底的设计。去除衬底增加辐射频率为9.14 GHz,高于价值[1]。
s1 =天线。矩形(长度=长度、宽度=宽度);s2 =天线。矩形(长度=宽,宽度=长度);s3 =天线。矩形(长度= feedWidth宽度= feedWidth);(~)=翻译(s3, [5 * 1 e - 3 + feedWidth / 2 0 0]);pr1 = getShapeVertices (s1);pr2 = getShapeVertices (s2);pr3 = getShapeVertices (s3); radiator = customAntennaGeometry(Boundary={pr1,pr2,pr3}, Operation=“P1 + P2 + P3”);散热器。FeedLocation = (5 * 1 e - 3 0 0);散热器。FeedWidth = FeedWidth;蚂蚁=反射器(励磁机=散热器,GroundPlaneLength = gndLength GroundPlaneWidth = gndWidth,…间隔=厚度,EnableProbeFeed = true);图显示(蚂蚁)
网和分析单元结构
生成一个网格最大边缘长度为0.1米。
图;网格(ant, MaxEdgeLength = 0.1);
计算阻抗作为频率的函数。
频率= 9.14 e9;图;阻抗(蚂蚁,频率* [0.8:0.01:1.1]);
实现周期性边界和分析天线
包括周期性边界影响单位散热器,散热器指定为元素infiniteArray对象。对象构造一个无限天线阵设计散热器。数值,对象使用格林函数和矩量法(MOM)和模型之间的耦合效应相邻单元散热器。
= ant infArray = infiniteArray(元素);图显示(infArray)
图当前(infArray、频率)
分析有限的数组
分析有限阵列的耦合效应,建立一个数组矩形5-by-5元素设计的散热器。
数组= rectangularArray(元素= ant);数组中。大小= 5 [5];数组中。行空间= gndLength;数组中。列空间= gndWidth;图显示(数组)
剧情模式和当前数组作为函数的频率。
图模式(数组,频率)
图当前(数组,频率)
为无限的数组分配衬底
聚四氟乙烯™指定为单位的基质细胞的几何元素和想象无限的数组。
infArray.Element。基质=介质(“特氟隆”);图显示(infArray)
网格单元细胞
网格单元细胞,指定一个最大边的长度λ/ 40,λ是自由空间波长在9.14 GHz。软件捕获介电效应在无限阵列分析等周期格林函数,所以使用妈妈顶层金属网。
λ= 3 e8/9.14e9;图网(infArray MaxEdgeLength =λ/ 40)
计算模式
网状几何,执行9.14 GHz的全波辐射模式分析。
图模式(infArray, 9.14 e9);
结论
当前从有限的数组和模式模拟结果定性类似于在[1]的结果。对于其他类型的metasurface几何,可以构造单元细胞通过天线目录元素,作为无限阵列微带贴片天线在聚四氟乙烯基板上示例所示,或者使用PCB堆栈。
引用
[1]Badawe, Mohamed El tham s Almoneef,奥马尔·m·Ramahi。“真正的Metasurface天线。“科学报告6,不。1(2016年1月13日):19268。https://doi.org/10.1038/srep19268。
