Проектирование антенны PIFA
Курсовая работа, 24 Декабря 2012, автор: пользователь скрыл имя
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.
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
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
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
PIFA мало изучены, но их использование набирает большие обороты, благодаря многообразию конструкций и малым габаритам.
Список использованных источников
- http://www.hubersuhner.com
- http://www.electronics.ru
- http://www.elin.ru
- Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. – Москва, «Высшая школа», 1988. - 434с.
- Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств под редакцией В.И. Вольмана – Москва, «Радио и связь», 1982. – 328 с.
- Панченко Б.А. Нефедов Б.И. Микрополосковые антенны. – Москва, «Радио и связь», 1986. – 144 с.
- 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.
- Слюсар В. 60 лет теории электрически малых антенн. Некоторые итоги. – Электроника: НТБ, 2006, №7, с. 10-19.
- Слюсар В. Антенны PIFA для мобильных средств связи. Многообразие конструкций. – Электроника: НТБ, 2007, №1, с. 64-74.
- ГОСТ 18238-72. Линии передач СВЧ. Термины и определения.
- 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