Проектирование антенны PIFA

Автор: Пользователь скрыл имя, 24 Декабря 2012 в 19:57, курсовая работа

Описание работы

Антенну можно определить как проводник, используемый для излучения или улавливания электромагнитной энергии из пространства. Для передачи сигнала радиочастотные электрические импульсы передатчика с помощью антенны преобразуются в электромагнитную энергию, которая излучается в окружающее пространство. При получении сигнала энергия электромагнитных волн, поступающих на антенну, преобразуется в радиочастотные электрические импульсы, после чего подаётся на приёмник. Как правило, при двусторонней связи одна и та же антенна используется как для приёма, так и для передачи сигнала.

Скачать полностью (301.61 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Работа содержит 1 файл

Основные типы антен.doc

— 471.00 Кб (Скачать)

Рисунок 8. Нормированная диаграмма направленности меридиональной составляющей поля антенны


Рисунок 9. Нормированная  диаграмма направленности азимутальной составляющей поля антенны

Ширина диаграммы направленности определяется по уровню -3 дБ. Поэтому

                                                                                    (14)

                                                                                      (15)

4.2. Расчет коэффициента направленного действия

Коэффициент направленного  действия рассчитывается по формуле

                                                    (16)

4.4 Расчет входного  сопротивления антенны

Приближенная формула  для расчета входного сопротивления  планарной инверсной F-антенны

                                        (17)

Входное сопротивление  антенны максимально при питании  на краю.

 

 

 

 

 


4. Согласование антенны с коаксиальной линией

4.1. Нахождение  точки присоединения фидера

Из-за разности входного сопротивления планарной F-антенны и волнового сопротивления коаксиального фидера, которое равно 50 Ом необходимо согласовать эти сопротивления. Для согласования достаточно сместить точку питания коаксиального фидера относительно центра излучающего элемента вдоль оси x (рис. 10) . Как известно сопротивление максимально на краю и изменяется согласно множителю .

 

Рисунок 10 - Согласование антенны

 

Смещение  фидера от центра равно:

                              (21)

Возможно согласование и с другими линиями, например с несимметричной полосковой линией.

4.2. Выбор соединителя  антенны с коаксиальной линией


При выборе коннектора для  соединения антенны мобильного с коаксиальным кабелем необходимо руководствоваться прежде всего размером, надежностью соединителя. Хорошими характеристиками обладает соединитель MMBX серии S50-0-1 производителя Huber+Suhner, спроектированный для использования в средствах мобильной связи. Такой соединитель показан на рисунке 11.

Рисунок 11. Соединитель MMBX S50-0-1

Данный соединитель  обладает сопротивлением 50 Ом, имеет  рабочую полосу частот 0-12,4 ГГц, низкими  потерями. MMBX S50-0-1 предполагает соединение с крупным ассортиментом розеток, подходящих для использования в миниатюрных устройствах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


5. Описание конструкции  антенны

Конструкция планарной инвертированной F-антенны для мобильного телефона представляет собой прямоугольный полосковый излучатель. Излучатель у широкой стенки соединен короткозамыкающей пластиной с экраном. Экран имеет свойство защищать голову пользователя от воздействия СВЧ энергии. Для обеспечения необходимых частотных свойств и размеров антенны пространство между излучающей пластиной и экраном заполнено диэлектриком. В плоскости излучающей пластины расположена U-образная прорезь, необходимая для двухчастотного режима работы антенны. Способ возбуждения – фидерный.

Параметры PIFA:

  • длина антенны, м:                                                                                  0,025;
  • ширина антенны, м:                                                                              0,050;
  • длина U-образной прорези, м:                                                             0,017;
  • ширина U-образной прорези, м:                                                         0,034;
  • толщима слоя диэлектрика, м:                                                            0,007;
  • смещение точки подключения фидера от центра по оси Ox, м:     0,0029;
  • нижняя рабочая частота антенны, МГц:                                                800;
  • верхняя рабочая частота антенны, МГц:                                              1600;
  • рабочая частота ФАР, ГГц:                                                                    10,4;
  • ширина ДН в меридиональной плоскости по уровню 0,707, град:     325;
  • ширина ДН в азимутальной плоскости по уровню 0,707, град:          200;
  • КНД антенной решетки:                                                                         9,28;
  • волновое сопротивление у края излучающей пластины, Ом:              386.

Данная антенна излучает волны вращающейся поляризации, что обеспечивается за счет смещения фидера по оси Oy. Размеры антенны позволяют ее использование в качестве встроенной антенны сотового телефона.

 

Заключение


 

В данном курсовом проекте был произведен расчет антенны для сотового телефона. Был выбран тип антенны (планарная инвертированная F-антенна), построена ее диаграмма направленности. Также были определены геометрические размеры антенны и резонансной U-образной прорези в ней. Произведен расчет коэффициента направленного действия и сопротивления проектируемой антенны.

Проектирование показало, что планарная инвертированная F-антенна менее эффективна, чем спиральная или штыревая, но имеет гораздо меньшие габариты и защищает голову пользователя от СВЧ излучения.

PIFA мало изучены, но их использование набирает большие обороты, благодаря многообразию конструкций и малым габаритам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Список использованных источников

  1. http://www.hubersuhner.com
  2. http://www.electronics.ru
  3. http://www.elin.ru
  4. Сазонов Д.М.  Антенны и устройства СВЧ. – Москва, «Высшая школа», 1988. - 434с.
  5. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств под редакцией В.И. Вольмана – Москва, «Радио и связь», 1982. – 328 с.
  6. Панченко Б.А. Нефедов Б.И. Микрополосковые антенны. – Москва, «Радио и связь», 1986. – 144 с.
  7. Бородницкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы: Учебник для вузов. – 7-е изд., перераб. И доп. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985. – 304 с., ил.
  8. Слюсар В. 60 лет теории электрически малых антенн. Некоторые итоги. – Электроника: НТБ, 2006, №7, с. 10-19.
  9. Слюсар В. Антенны PIFA для мобильных средств связи. Многообразие конструкций. – Электроника: НТБ, 2007, №1, с. 64-74.
  10. ГОСТ 18238-72. Линии передач СВЧ. Термины и определения.
  11. СТП 101-2010. Общие требования и правила оформления выпускных квалификационных работ, курсовых проектов (работ), отчетов по РГР, по УИРС, по производственной практике и рефератов.

 

 

 

 

 


Приложение A

Диаграмма направленности планарной инвертированной F-антенны в меридиональной плоскости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение Б

Диаграмма направленности планарной инвертированной F-антенны в азимутальной плоскости



Информация о работе Проектирование антенны PIFA