主要内容

微带框架宽槽天线的设计,分析和原型设计

本例构建了FR4上的微带馈电打印宽槽天线模型,并对其进行了分析,最后通过生成Gerber文件实现了原型设计。该设计用于l波段的操作,在1.6 - 1.8 GHz频段上的带宽约为17%。

设计参数

定义[1]中提供的天线的设计参数。

PCBThickness = 0.8E-3;PCBMaterial ='fr4';pcbepsilonr = 4.4;pcbtracewidth = 1.5e-3;gndlength = 110e-3;gndwidth = 110e-3;slotlength = 53.7e-3;slotwidth = 53.7e-3;offsetTraceLength = 28E-3;pcbtraceLength =(gndwidth / 2  -  slotwidth / 2)+ offsettrachelength;

创建图层形状

使用设计参数,创建基本形状的基元。天线在单层PCB的任一侧具有两个金属层。第一金属层是微带馈线,第二层金属层是接地板,其中宽槽。在定义形状后,使用Boolean减法在接地平面中创建插槽。

Feed = Antenna.rectangle(“长度”pcbTraceWidth,“宽度”,pcbtracelength,......'中心',[0,-gndwidth / 2 + pcbtracelength / 2],......'numpoints',[2 40 2 40]);接地=天线。矩形(“长度”gndLength,“宽度”,gndwidth);gndslot = antenna.rectangle(“长度”,slotlength,“宽度”, slotWidth);gndPlane = gnd - gndslot;图;显示(gndPlane)

创建堆栈

通过定义电介质材料并从最上面的金属层开始自上而下地排列层来创建PCB堆栈。定义进料位置和进料直径。这个天线有微带馈线带出到板的边缘。

D =电介质(PCBMaterial);d.epsilonr = pcbepsilonr;d.thickness = pcbtickness;p = pcbstack;p.name ='剥离槽';p.BoardShape =接地;p.BoardThickness = pcbThickness;p.Layers ={饲料,d, gndPlane};p.FeedLocations = [0, -gndWidth / 2, 1, 3);p.FeedDiameter = pcbTraceWidth / 2;图;显示(p)

计算的参数

天线反射系数揭示了它对任何特定频率的刺激反应的好坏。通常情况下,$ {s_1} _1 \ le-10 $从阻抗匹配的角度来看,dB被认为是好的。这里的参考阻抗是默认的50欧姆。

fmin = 1.4e9;fmax = 2.6e9;z0 = 50;n = 21;Freq = Linspace(FMIN,FMAX,N);s =散差(p,freq,z0);s11fig =图;RFPLOT(S,1,1)

故事的情节美元$ {S_1} _1在1.6 - 1.85 GHz频段内,与50欧姆匹配良好。

格伯文件

Gerber文件是一种常用的格式,可以导出PCB的几何信息。要生成这些文件,可以与PCB本身分开需要两条附加信息。首先是要使用的连接器类型,第二个是PCB制造服务/查看器服务。RF连接器的类型确定PCB上的焊盘布局。Antenna Toolbox™提供PCB服务和RF连接器的目录。PCB服务目录支持配置Gerber文件生成过程,用金宝app于制造以及仅用于在线查看器。

格柏生成描述印刷电路板(PCB)的Gerber文件集合具有每个不同的作用。每个文件描述PCB设计的一个特定方面。例如,在PCB上,与信号和接地相对应的金属区域充满了铜。这些信息在.gtl和.gbl文件中捕获。用于保护和隔离金属区域的焊料掩模的信息在。gts和。gbs文件中获取。设计信息被编码到。gto和。gbo文件指定的丝印层中。要理解这些文件的生成过程,可以使用带有在线查看器的PCB制造服务来呈现设计。

戈贝尔在线查看器使用mayhewwriter配置Mayhewlabs免费在线3D Gerber查看器的Gerber文件生成过程。从目录中选择SMA边缘连接器,并为此特定设计修改。使用PCB天线模型,服务和RF连接器创建PCBWriter。

w = pcbservices.mayhewwriter;w.filename ='微带送入插槽patch-mh';c = smaedge_samteccustom;c.edgelocation =“南”;c.exendboardProfile = false;AM = PCBWriter(P,W,C);

执行gerberwrite命令以生成gerber文件。

格伯克特(AM)

生成文件并将其放置在与所选择的特定PCB服务的Filename属性中分配的名称相同的压缩文件夹中。文件夹的位置是当前工作目录。文件夹中的文件如下图所示。

除此之外,如果可用的Internet访问,则将为Mayhewlabs免费3D在线Gerber查看器打开浏览器窗口。选择并将所有生成的文件拖动到浏览器窗口中。文件及其目的组织如下所示。准备好点击“完成”。

现在在浏览器窗口中呈现了由该组格柏文件描述的PCB设计。使用鼠标定向和定位设计。屏幕右侧的菜单可以选择性地观看格柏文件的不同部分,如焊接掩模,铜层和丝网屏。

PCB制造服务使用SeeedWriter配置Seeed Fusion PCB制造服务的Gerber文件生成过程。使用新的服务重新生成PCBWriter。

w = pcbservices.seeedwriter;w.filename ='微带送入插槽patch-ss';= PCBWriter (p、W、C);

执行gerberwrite命令以生成gerber文件。

格伯克特(AS)

制造天线和测量

将Seed Fusion网站上的订单与生成的Gerber文件一起提交。制造的天线在几周内邮寄。

在伍斯特理工学院天线实验室(WPI)测量了原型天线的反射系数。结果如下图所示。

s11_1 = csvread ('trace01.csv'3 0);freq_trace = s11_1 (: 1) / 1 e9;s11Data = s11_1 (:, 2);图(s11Fig);持有绘图(freq_trace,s11data,'行宽',2);传奇(“分析”“测量”“位置”“东南”)标题('s_1_1')举行

结论

分析结果与实测结果吻合较好,绝对误差在4%左右美元$ {S_1} _1最低限度。

参考

sjia - yi Sze和kinlu Wong,“微带线馈电印刷宽槽天线的带宽增强”,《IEEE天线与传播学报》,第49卷,第2期。7,第1020-1024页,2001年7月。

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