EM.Picasso Leksjon 8: Design av en Slotkoblet Patchantenn.

EM.Picasso Leksjon 8: Design av en Slotkoblet Patchantenn.

Formal: I dette prosjektet vil du bygge en slot-coupled patch-antenne og undersoke de ulike designparametrene.

CubeCAD Stack-up Manager PEC Spor PMC Spor PEC Via Surface Elektrisk Strom Distribusjon Overflate Magnetisk Strom Distribusjon S- Parametre Variabler Parametrisk Feie.

Minimum versjon nodvendig: Alle versjoner.

For a konstruere en microstrip-matet, slot-koblet, patch-antenne i EM.Cubes planmodul, analyser den og visualiser dens n r- og langtfeltegenskaper og parameteriser design og utforsk variasjonene.

Hva du vil l re:

I denne oppl ringslesongen l rer du hvordan du bygger flerlagsstrukturer som involverer metall- og sporspor samt innebygde viasobjekter.

Starter.

Apne EM.Cube-applikasjonen og bytt til Planar Module. Start et nytt prosjekt med folgende attributter:

Navn: EMPicasso_Tutorial_8 Lengdeenheter: mm Frekvensenheter: GHz Senterfrekvens: 2,4 GHz Bandbredde: 1 GHz Antall finite substratlag: 2 Layer Stack-up: Topphalvplass: Vakuum topplag: ROGER RO 4003C, r = 3,38, r = 1, = m = 0, tykkelse = 2mm Underlag: ROGER RO 4003C, r = 3,38, r = 1, = m = 0, tykkelse = 0.787mm Bunnhalvdel: Vakuum.

Oppbygging av flerlagsunderlaget Stack-up.

Ved hjelp av tabellen nedenfor, bygg opp substratets stabling av den plane strukturen i EM.Cube’s Planar Module:

Tegning av Slot-Coupled Patch Geometry.

Aktiverte PEC_1-gruppen og tegne et rektangelstrimmelobjekt med dimensjoner 31.6mm 31.6mm sentrert ved opprinnelsen til koordinatene. V r oppmerksom pa at du ikke kan kontrollere Z-koordinatene til sporobjekter, da de dikteres av posisjonen til vertsplanet i underlaget. Deretter aktiverer du PMC_1-gruppen og tegner et rektangelstrimmelobjekt med dimensjoner 1.5mm 12mm sentrert ved opprinnelsen til koordinatene. Endelig aktiver PEC_2-gruppen og tegne to rektangelstrimmelobjekter: en med dimensjoner 30mm 2,4mm sentrert ved (-15mm, 0, 0) og den andre med dimensjoner 23mm 2,4mm sentrert pa (11.5mm, 0, 0).

Folgende tabell oppsummerer objektegenskapene:

Definer en de-embedded kilde pa matelinjen Rect_Strip_3 og tilordne en standard portdefinisjon. Definer ogsa tre nav rende distribusjonsobservasjoner for PEC_1-, PEC_2- og PMC_1-spor. Definer et langtfelt stralingsmonster observerbart med en vinkelokning pa 3 ° for bade Theta og Phi-vinklene. I dialogboksen Stralingsmonster, kontroller du «Front-to-Back Ratio (FBR)» -boksen i delen «Ytterligere stralingsegenskaper». Sett nettets tetthet til 40 celler per bolgelengde og se og undersok det genererte nettverket pa alle tre sporplanene.

Kjorer en plan MoM analyse av multilayerantennen.

Kjor en rask, plan MoM analyse av flerskikts planstruktur. Pa slutten av simuleringen rapporteres folgende portkarakteristiske verdier i Output Message Window:

S11: 0,064916 – 0,039683j.

Z11: 56,749987 – 4,530291j.

Y11: 0,017510 + 0,001398j.

Visualiser alle tre nav rende distribusjoner sa vel som 3D-stralingsmonsteret til antennen. Legg merke til delen av stralingsmonsteret i nedre halvrom (90 ° 180 °). Apne Data Manager og vis innholdet i datafilen «FBR.DAT». Du vil se en verdi pa 7.200135e-002 for front-to-back-forholdet mellom den spaltekoblede antennen, som tilsvarer -22.85dB.

Kjorer et frekvenssvep pa den sluttkoplede patchantennen.

For a undersoke resonansegenskapen og bandbredden til spor-par-patchantenneen, kjor et adaptivt frekvensfeie med folgende parametere:

Frekvensvep Type: Adaptiv Startfrekvens: 2.25 GHz Sluttfrekvens: 2,5 GHz Min. Antall Frekvensprover: 5 Maks. Antall Frekvensprover: 15 Konvergenskriterium: 0,02.

Etter ferdigstillelse av frekvens feiesimuleringen, plott datafilene «S11_RationalFit.CPX» og «Z11_RationalFit.CPX» i EM.Grid. Avkastningstapet (| S 11 |) -grafen har minst 25 dB ved 2,4 GHz med en 10 dB bandbredde pa ca. 35 MHz, noe som tilsvarer en brokdel av bandbredde pa 1,5%. Fra Z 11-grafen kan du se at inngangsstyrken til antennen nar maksimalt 110 ved 2,37 GHz og deretter faller til ca. 50 ved 2,4 GHz. Ved riktig valg av designparametrene er det mulig a justere toppen av Re (Z 11), nullet til Im (Z 11) og minimumspunktet for | S 11 | alt pa 2,4 GHz.

Parametriske studier av Slot-koblet Patch-antenne.

Noen av designparametrene til den pluggkoblede patchantenneen inkluderer dimensjonene pa platen, bredden og lengden pa koblingssporet og lengden pa den apne stubben festet til matelinjen. Merk at funksjonen til den apne stubben er a skape en maksimal strom rett under sporet for a maksimere den elektromagnetiske koplingen.

Definer en variabel LP med gjeldende verdi pa 31.6mm for a erstatte bade X- og Y-dimensjonene pa topplappen Rect_Strip_1. Deretter definerer du to variabler som heter WS og LS med gjeldende verdier pa 1,5mm og 12mm for a erstatte X- og Y-dimensjonene til sporet Rect_Strip_2. Definer endelig en variabel LF med en nav rende verdi pa 23mm for a erstatte X-dimensjonen av den apne stuben Rect_Strip_4.

Du kan kjore enkeltvariabel eller multivariabel parametrisk feier i strukturen din. I denne delen av oppl ringslesongen, kjor enkelt-variabel parametrisk feie av hver av variablene du definerte i henhold til tabellen under:

Merk at for a holde venstre ende av den apne stubben pa et fast sted noyaktig under koblingssporet, ma lengden kun utvides fra hoyre side. Denne begrensningen kan enkelt handheves ved a sette X-koordinatet til dette objektet lik LF / 2. Dette skyldes at endringen av lengden pa et rektangelstrimmelobjekt med L utvider den med L / 2 fra begge sider da rektangelstrimmelobjektet er nodvendig for a ha faste X- og Y-senterkoordinater som standard. Alternativt kan du fjerne merket fra avmerkingsboksen merket «Fix Center X». Den forste tiln rmingen er imidlertid anbefalt.

Pa slutten av hvert parametrisk feie, plott datafilene «S11.CPX» i EM.Grid som en funksjon av den respektive feie-variabelen. Figuren under viser at variasjon av returtapet til den spaltekoblede patchantenne som en funksjon av patchstorrelse, sporbredde, sporlengde og apen stublengde.

Bytte den apne stubben med en kortspiss.

Som nevnt tidligere, er funksjonen til microstrip apen stub a skape en nav rende maksimal hoyre under koblingssporet. Den 2,4 mm brede mikrostripantenne har en karakteristisk impedans pa 50 . Ved driftfrekvensen pa 2,4 GHz har den en styringsbolgelengde pa g 92 92 mm. Derfor ble lengden pa den apne stuben satt til A g / 4 = 23 mm. Alternativt kan du utvide microstrip-matelinjen litt utover koblingssporet og deretter korte den til bakken. Dette kan gjores ved a plassere en PEC via mellom enden av linjen og bakkeplanet i midten (dvs. PMC_1 bakkeplanet).

Men forst la oss forkorte lengden pa den apne stuben Rect_Strip_4 for a sla den til en kort stub i stedet. Endre X-dimensjonen til dette objektet til 4 mm og endre LCS-koordinatene til (2mm, 0, 0) for a holde det fortsatt koblet til stromlinjen under koblingssporet. Deretter definerer du et nytt innebygd objektsett av typen «PEC Via» som kalles PECVIA_1 pa navigasjonstreet. Tilordne dette objektet satt til Lag 2, som star mellom midtplanet (PMC_1) og sporingsplanet. Med PECVIA_1-gruppen aktiv, tegne et sirkelstrimmelobjekt med radius 0.5mm og plasser det pa koordinater (2mm, 0, 0). Na, mesh strukturen. Som du vil se, er nettverket pa linjestiftet modifisert for a imotekomme tilstedev relsen av den tynne via.

Kjor en rask, plan MoM-analyse av din flerlags planstruktur med kortslutte PEC via. Pa slutten av simuleringen rapporteres folgende S-parameterverdier i Output Message Window:

S11: 0,104880 – 0,120764j.

Z11: 59.719754 – 14.802684j.

Y11: 0,015776 + 0,003910j.

Visualiser alle tre nav rende distribusjoner sa vel som 3D-stralingsmonsteret til antennen. Sammenlign overfladestromfordelingen pa topplappen og overflatemagnetstromfordelingen pa koblingssporet i dette tilfellet til de du oppnadde i begynnelsen av denne oppl ringsleksjonen for tilfelle av en apen stub. De er nesten identiske. Dette viser at en shorting pin lett kan brukes til a erstatte den mye lenger apne stubben.



Hilsen! Vil du spille i det mest heldige kasinoet? Vi fant det for deg. Klikk her nå!