Jump to content

    

Проектирование антенны в CST

Добрый день, уважаемые. Обращаюсь к вам за помощью, так как сам зашёл в тупик.

Цель: получить антенну с круговой поляризацией, средняя частота 2,45 ГГц, полоса пропускания 20 МГц и выше (на уровне -10 Дб ), усиление 4+ dBi

Проблема: не могу получить характеристику S11 ниже - 10 Дб

В CST смоделировал антенну и получил следующие характеристики:

 

Толщина диэлектрика 1,524 мм

post-81039-1395519572_thumb.jpg

 

Если правильно понимаю, должно быть 2 провала, здесь только 1 (совмещение?)

post-81039-1395519600_thumb.jpg

 

Поле крутиться, поляризация круговая

post-81039-1395519605_thumb.jpg

 

post-81039-1395519612_thumb.jpg

 

Axial Ratio на частоте 2,45 ГГц -0,7595 дБ

post-81039-1395519646_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites
Проблема: не могу получить характеристику S11 ниже - 10 Дб

 

Put a quarter-wave transformer in front of the antenna.

Share this post


Link to post
Share on other sites

А согласующий четвертьволновой транс рассчитан верно ли, под материал и толщину антенны? Тот же вопрос к самому полотну антенны. Потом, как всякий патч, антенна должна светить перпендикулярно своей плоскости, под 90 градусов на приличный КУ рассчитывать не приходится, хотя диаграмма будет круговая.

Share this post


Link to post
Share on other sites

А почему у вас вырезы под столь малым углом? Если поставите под 45 и поиграете с глубиной выреза моды должны раздвинуться. И смотрите на смита/ входной импеданс, а также реф. плоскость приблизьте поближе к патчу, то бы влияние линии убрать на импеданс.

Share this post


Link to post
Share on other sites

День добрый, спасибо за ответы. Только начинаю моделировать, много тонкостей ещё не знаю, а что то могу и вообще спутать(

 

Транс четвертьволновой, если всё правильно сделал

 

Угол перебирал, смотрел, под данным углом получилось лучше значение для axial ratio,начинал с 45 градусов но поляризация страдала (почему не знаю) пробовал менять и ширину и глубину вырезов (либо поляризация сильно портиться, либо с частот ухожу и приходиться менять размер и так по кругу )

При не круговой поляризации S11 проседал до примерно -11 дБ

 

Через Reference Impedance имею 50 Ом реальных. Мнимой части нету

 

Покрутил уже всё что мог, но к сожалению не достиг результата, нахлёст полосы питания уменьшил (по идее там одна высота должна быть но прорисовывается так)

Share this post


Link to post
Share on other sites

в заданной полосе получается реализовать нужный КЭ?

если да, то может стоит экспортировать S параметры в АДС/АВР/Дезайнера и там попробовать сделать согласующую цепочку?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Через Reference Impedance имею 50 Ом реальных. Мнимой части нету

А как вы этот импеданс смотрите?

В меню Results - S-Parameter Calculation - Calculate Z and Y Matrices. Потом на графике посмотрите вещественную и мнимую части Z11.

Share this post


Link to post
Share on other sites

в заданной полосе получается реализовать нужный КЭ?

 

да, задача: круговая поляризация, центральная частота 2,45 ГГЦ, полоса пропускания 20МГЦ+, КУ желательно 4+

поляризация есть, КУ (смотрю GAIN(IEEE) 5.85) Directivity 7.3, а вот полосы пропускания для S11 на уровне -10 дБ нету (- 4,5 максимум при сохранении остальных параметров)

 

если да, то может стоит экспортировать S параметры в АДС/АВР/Дезайнера и там попробовать сделать согласующую цепочку?

 

Пока даже понятия не имею как с этим работать(

 

Возможно круговая форма антенны мною выбрана не удачно, выбрал её, так как подумал, что размеры по сравнению с квадратом/ прямоугольником будут меньше. Линия питания равна четверти волны

 

А как вы этот импеданс смотрите?

В меню Results - S-Parameter Calculation - Calculate Z and Y Matrices. Потом на графике посмотрите вещественную и мнимую части Z11.

 

Галочки стоят, всё включено , прилагаю скриншот

post-81039-1395951245_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites
в заданной полосе получается реализовать нужный КЭ?

 

да, задача: круговая поляризация, центральная частота 2,45 ГГЦ, полоса пропускания 20МГЦ+, КУ желательно 4+

поляризация есть, КУ (смотрю GAIN(IEEE) 5.85) Directivity 7.3, а вот полосы пропускания для S11 на уровне -10 дБ нету (- 4,5 максимум при сохранении остальных параметров)

вот тогда лучше все же с ними познакомиться... :-)

все необходимые темы есть в прикрепленных темах. сделайте экспорт S1P файла в ADS и там пробуйте делать согласующую цепь. если цепь нереализуемая - надо менять антенну...

 

зы это ж не Z11, это ж сопротивление порта Z0, которое, неожиданно, 50Ом :)

Share this post


Link to post
Share on other sites
все необходимые темы есть в прикрепленных темах. сделайте экспорт S1P файла в ADS и там пробуйте делать согласующую цепь. если цепь нереализуемая - надо менять антенну...

Я бы для начала порекомендовал даже не ставить четвертьволновый трансформатор. Запить излучатель на кромке дискретным портом. Пусть входное сопротивление будет 200-300 Ом. Посмотреть на S11 с учетом этого факта. Если все хорошо, то, как вы предложили, заняться четвертьволновым трансформатором. Вдруг ошибка уже при проектировании самого пэтча.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Я бы для начала порекомендовал даже не ставить четвертьволновый трансформатор. Запить излучатель на кромке дискретным портом.

 

That's what I am talking about. Find the input impedance of the antenna itself at the edge of the circle (better with de-embedded line) and then put a quarter wave transformer.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Если правильно понимаю, должно быть 2 провала, здесь только 1 (совмещение?)

Совсем не обязательно.

Вот нашел нечто похожее. Полоса по AR уже требуемой, но это не проблема - достаточно "утолщить" substrate.

post-2115-1396003722_thumb.png

Геометрия и данные полдожки в dxf.

CP_P_2GHz.rar

Share this post


Link to post
Share on other sites

Добрый день, большое спасибо всем за помощь и за советы!!! Очень долго играл с параметрами вырезов, пытался поставить дискретный порт на саму антенну(так и не вышло((), в результате сделал по образцу, предоставленному EVS и получились приемлемые результаты:

post-81039-1396714476_thumb.jpg post-81039-1396714507_thumb.jpg

post-81039-1396714481_thumb.jpg post-81039-1396714501_thumb.jpg

post-81039-1396714486_thumb.jpg post-81039-1396714494_thumb.jpg

 

Также теперь хотел бы поинтересоваться: необходимо к антенне добавить фильтр и выпрямительную цепь с диодом Шоттки, отсюда вопрос: могу я это реализовать полноценно в CST в данном меню, или необходимо использовать другую программу. Фильтр планирую использовать микрополосковый и для его синтеза пока нашёл программу iFilter в AWRDE. Возможно есть инструменты попроще? Для портирования в CST :laughing:

 

post-81039-1396715341_thumb.jpg

 

Ещё раз всем спасибо за помощь!

Share this post


Link to post
Share on other sites
получились приемлемые результаты:

По AR-3dB получилось явно меньше ваших требуемых 20MHz. Да и круг с двумя вырезами, возможно, не самое разумное решение. То же самое, но с хордами проще - вместо трех переменных при разработке оптимизируются только две. Типа такого:

post-2115-1396957803_thumb.png

А, еще возможно, и простой квадрат со срезанными углами окажется оптимальным (аним. gif):

post-2115-1396957829_thumb.png

 

необходимо к антенне добавить фильтр и выпрямительную цепь с диодом Шоттки, отсюда вопрос: могу я это реализовать полноценно в CST в данном меню, или необходимо использовать другую программу.

Выпрямитель - нелинейное у-во. Для расчет требует гарм.баланса. В CST сьюте его нет. ADS или, на худой конец, MWO.

Как считать, посмотрите апп.нот от Agilent или Avago: Application Note 1187 "Design of an Input Matching Network for a DC biased 850 MHz Small Signal Detector"

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
По AR-3dB получилось явно меньше ваших требуемых 20MHz. Да и круг с двумя вырезами, возможно, не самое разумное решение. То же самое, но с хордами проще - вместо трех переменных при разработке оптимизируются только две. Типа такого:

...

А, еще возможно, и простой квадрат со срезанными углами окажется оптимальным (аним. gif):

...

Выпрямитель - нелинейное у-во. Для расчет требует гарм.баланса. В CST сьюте его нет. ADS или, на худой конец, MWO.

Как считать, посмотрите апп.нот от Agilent или Avago: Application Note 1187 "Design of an Input Matching Network for a DC biased 850 MHz Small Signal Detector"

Ну почему же, спайс есть, кое какие модели тоже, довольно отдаленно, но все же в Design Studio.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this