Kollineare Antennenanordnung

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Beschreibung

Eine kollineare Antennenanordnung besteht aus Dipolelementen. Diese Dipole sind parallel und kollinear zueinander. Dieser Antennentyp hat eine verbesserte Verstärkung und Richtwirkung in der E-Ebene. Die Verdoppelung der Anzahl der Dipolelemente soll die Verstärkung verdoppeln. In der Praxis ist dies jedoch aufgrund von Verlusten in der Regel weniger. In diesem Beispiel wird ein mit 3,2 GHz arbeitendes kollineares Array mit HFWorks simuliert.

Das Antennenarray

Abbildung 1 - Das Antennenarray

Die Antennenstruktur erinnert an die Verwendung des Franklinschen Prinzips bei der Verknüpfung mehrerer strahlender Dipole, um die Intensitäten aller Strahlungen zusammenzufassen. Unter Verwendung einer Phasenverschiebung von 180 ° zwischen den Dipolen, um zerstörerische Summen zu verhindern, kann die Antenne mit anderen Arten von Antennendipolen wie z. B. Mikrostreifen-Patch-Antennen implementiert werden.

Maße

die Verknüpfung zwischen zwei der drei Dipole

Alle Maße sind in mm. Das Schema zeigt nur die Verbindung zwischen zwei der drei Dipole: Die zweite Verbindung ist exakt auf die gleiche Weise aufgebaut.

Feststoffe und Materialien

Die Einspeisung der Antenne befindet sich an der Seitenfläche eines ihrer Enden; das andere Ende ist ein offener Stromkreis. Jeder Dipol wird wie eine Isolierschicht aus Duroid 5880-Substrat mit PEC-Innen- und Außenleiterschichten behandelt. Alle Dipole sind in eine Luftkammer getaucht, deren Seitenflächen eine schalltote Kammer simulieren.

Ineinander greifen

Das Netz dieses Beispiels muss auf den kreisförmig geformten Dipolen genau genug sein, damit der Simulator erhält, dass die Modelle ziemlich kreisförmig sind.

Ergebnisse

Nachdem die Vermaschung realisiert wurde, führen wir eine Antennensimulation im Frequenzbereich von 0,5 GHz bis 3,5 GHz durch, um das Verhalten der Antenne um die beabsichtigte Frequenz herum genau zu visualisieren.

Reflexionskoeffizient an Anschluss 1

Abbildung 3 - Reflexionskoeffizient an Anschluss 1

Wie wir im Abmessungsabschnitt gesehen haben, beträgt die volle Wellenlänge ungefähr 100 Millimeter, was fast einer Frequenz um 3 GHz entspricht. Gemäß der obigen Kurve haben wir bei 3,25 GHz ein gutes Niveau der Rückflussdämpfung erreicht: Die Kurve nimmt immer weiter ab und erreicht eine akzeptable Übereinstimmung und beweist das Prinzip der konstruktiven Summen der drei strahlenden Dipole. Eine Figur des abgestrahlten Gesamtfeldes ist weiter gezeigt.

Verteilung des elektrischen Feldes in der Nähe

Abbildung 4 - Nahezu elektrische Feldverteilung

Fernfeldverteilung

Abbildung 5 - Fernfeldverteilung

Wir können die Winkelschritte während der Erstellung der Studie verfeinern, um glatte Diagramme in 2D oder 3D zu erhalten. In dieser Abbildung haben wir die 3D-Strahlung des elektrischen Feldes aufgetragen.

Fazit

Diese Antenne wurde optimiert, um den Spezifikationen der vorgesehenen Anwendung zu entsprechen und die Präzision und das Prinzip der Franklyn-Antenne zu testen. Wie wir gesehen haben, zeigt die Antenne akzeptable Leistungen, indem sie im richtigen Frequenzbereich und mit guten Pegeln bei Rückflussdämpfung um 3 GHz arbeitet. Weitere Tests für andere Franklyn-Antennentypen (z. B. Mirostrip-Patch-Antennen) können in HFWorks getestet werden.