创建磁单极子

创建一个四分之一波长的单极子天线，谐振频率约为1ghz。为本例的目的，我们选择一个方形的侧面地平面 $$0．75\lambda$$．

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(发生器)阻抗，参考(传输线)阻抗和负载(天线)阻抗。在本例中，是负载Zl0将是频率为500 MHz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 =耐火的/ 2;z = 50;Z0 = 50;f0 Zl0 =阻抗(dp);Rl0 =实际(Zl0);Xl0 =图像放大(Zl0);

定义用于分析的频率点的数量，并设置一个约500mhz的频带。

《不扩散核武器条约》= 30;fspan = 0.1;Fmin = f0*(1 - (fspan/2));Fmax = f0*(1 + (fspan/2));freq = unique([f0 linspace(fmin,fmax,Npts)]);w = 2π* *频率;

利用反射系数和功率增益理解负载行为

计算负载反射系数和源与天线之间的功率增益。

S =参数(dp, freq);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的匹配条件。反射系数的位置围绕 $$-j5．0\Omega$$确认存在严重的阻抗失配。

图一=图;GammaL hsm = smithplot(图一,频率,“线宽”, 2.0,“颜色”，“米”）;歌舞青春。LegendLabels = {“#伽马L”}；

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(“负载供电”）

正如功率增益图所示，在工作频率(500 MHz)附近大约有20 dB的功率损耗。

设计匹配网络

匹配的网络必须保证在500mhz的最大功率传输。l段双调谐网络实现了这个目标[1]。下图所示的网络拓扑由一个与天线串联的电感和一个分流电感组成，该电感抵消了500兆赫兹的大电容，并进一步提高输出电阻以匹配源阻抗50 $$\Omega$$．

ω= 2 *π* f0;L2 =(1 /₀)*√(z * Rl0) / (1 - (Rl0 / z)));L1 = (-Xl0 /₀)- L2/2 -√((L2 ^ 2/4) - (((Rl0) ^ 2) /ω^ 2));

创建匹配网络，计算s参数

通过射频工具箱创建匹配网络电路，它由两个电感组成，其值已在上面计算。该网络的s参数在以工作频率为中心的频带上计算。

IND1 =电感(L1,“L1”）;IND2 =电感(L2,“外语”）;MatchingNW =电路(“double_tuning”）;add (MatchingNW [0, 1], IND2);添加(MatchingNW [1 - 2], IND1);setports (MatchingNW 0 [1], [2 0]);Smatchnw = sparameters (MatchingNW、频率);

匹配网络的电路元件表示如下所示。

disp (MatchingNW)

[0 1 2] Name: 'double_tuning' NumPorts: 2个端子:{'p1+' 'p2+' 'p1-' 'p2-'}

基于匹配网络的反射系数和功率增益

计算匹配网络下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 (Zl Smatchnw, z,“Gt”）;Gtmatch = 10 * log10 (Gtmatch);

比较结果

绘制输入反射系数和输出到天线的功率，有和没有匹配的网络。史密斯图显示了通过其中心的反射系数轨迹，从而确定了匹配。在500 MHz的工作频率下，发电机将最大功率传递给天线。匹配在工作频率的任意一侧降低。

添加(hsm频率,GammaIn);hsm.LegendLabels (2) = {“#伽马”}；

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”）;

参考文献

[1] M. M. Weiner，单极天线，Marcel Dekker, Inc.，CRC出版社，Rev. Exp edition，纽约，第110- 1118页，2003。