Small Loop Antenna Опции

[alex0131]

Доброго времени суток! Стоит задача разработать печатную электрически малую петлевую антенну (отдельный модуль) на диапазон в районе 900 МГц. Для ее согласования с сопротивлением ВЧ тракта (50 Ом) предполагается использовать одну из возможных схем согласования, описанную в прилагаемой статье. Прежде чем производить расчет для нужного диапазона, решил проверить адекватность модели в HFSS, используя приведенные в статье размеры петли и номиналы конденсаторов. Результаты оказались далеки от ожидаемых. Может подскажете, в чем ошибка.

Сообщение отредактировал alex0131 - Dec 12 2007, 12:08

Прикрепленные файлы

 SLA.rar ( 173.32 килобайт ) Кол-во скачиваний: 120

 

[werb]

Хех, нашел собрата по несчастью. В общем пытаюсь посчитать в hfss 10 электрически малую рамку - выдает ДН совершенно нехарактерную для такого типа антенн. И чего только не делал, и рисовал ее по разном и возбуждение менял - все тщетно. Диаграмма похожа скорее на ДН обычного электрического диполя.
А ваш файл я посмотрел и что то не понял, почему подложка "non-model".
И порт возбуждения мне кажется так на полосковой линии задавать некорректно. В общем пока только осваиваю сей софт, и вопросов уйма..

[alex0131]

Подложка "non-model", потому что хотелось изначально посмотреть, что получается без учета ее влияния, хоть оно и не столь значительно. По поводу порта возбуждения - использовал аналогичный вариант для других моделей, напр. плоский диполь на подложке, результаты близки к правде. Каким образом по вашему мнению здесь еще можно задать порт?
Если не секрет, выложите Ваш проект, посмотрим, в чем отличие получающейся ДН от теории.

[werb]

Подложка "non-model", потому что хотелось изначально посмотреть, что получается без учета ее влияния, хоть оно и не столь значительно. По поводу порта возбуждения - использовал аналогичный вариант для других моделей, напр. плоский диполь на подложке, результаты близки к правде. Каким образом по вашему мнению здесь еще можно задать порт?
Если не секрет, выложите Ваш проект, посмотрим, в чем отличие получающейся ДН от теории.

С ДН разобрался, не задал граничные условия на излучающих поверхностях. Считал, что достаточно определить материал. Однако нет. По поводу порта - я пробовал рисовать отрезок коаксиала и возбуждать его сечение. Получается правдоподобно.
В общем пока разбираюсь, ваш проет этому частично также помог .

[werb]

Еще по этим рамочным антеннам...
В общем есть такая программа MMANA. НУ все видели, знают. Считаешь там ДН малой рамки, скажем получаем провал в минимуме ДН где то на уровне -25дБ. Завожу ту же геометрию в HFSS - какие то жалкие -13 дБ. В чем может быть дело?
В MMANA конечно возбуждение очень хитрое - точечным источником, а в HFSS приходится лепить порты. Может быть в этом дело?
В общем пока как то слабо верится в возможности HFSS в области расчетов антенн. Как то все неоднозначно...

[aktech]

Доброго времени суток! Стоит задача разработать печатную электрически малую петлевую антенну (отдельный модуль) на диапазон в районе 900 МГц. Для ее согласования с сопротивлением ВЧ тракта (50 Ом) предполагается использовать одну из возможных схем согласования, описанную в прилагаемой статье. Прежде чем производить расчет для нужного диапазона, решил проверить адекватность модели в HFSS, используя приведенные в статье размеры петли и номиналы конденсаторов. Результаты оказались далеки от ожидаемых. Может подскажете, в чем ошибка.

Почему хотите именно петлевую? Даже при идеальном согласовании КПД у таких антенн (я имею ввиду рамку малого размера, т.е. магнитную антенну) достигает всего нескольких процентов, остальное идет на прогрев проводника антенны, плюс куча геморроя с согласованием, на элементах которого тоже будет теряться энергия. Практически при тех же размерах советую посмотреть в сторону PIFA-антенн. В последние годы в "Antennas and Propagation" появилось много интересных статей на эту тему (например в прикреплении, там же хорошая библиография). Эффективность при малых размерах, технологичность и высокая широкополосность делают их очень привлекательными. Были даже кое-какие проекты в CST и HFSS так что если интересно, то могу выслать. Правда, несмотря на малые размеры самих излучающих структур в малогабаритных антеннах, для их нормальной работы (т.е. удовлетворительного согласования) требуется противовес ("земля") не менее четверти длины волны. Эта особенно характерно для миниатюрных чип-антенн, где влияние земли очень критично.

 01514466.pdf ( 239.91 килобайт ) Кол-во скачиваний: 542

[alex0131]

В общем пока как то слабо верится в возможности HFSS в области расчетов антенн. Как то все неоднозначно...

Ну это Вы зря. В HFSS сложно посчитать антенны, имеющие большие физические размеры, зато в СВЧ диапазоне, в расчете микрополосковых антенн по собственному опыту могу сказать, что результаты полученные в этом пакете очень близки к результатам измерений и могут свести процесс расчет-пробные испытания практически до одной итеррации. В пакете MMANA же можно, насколько я знаю, расчитать только структуры, состоящие из круглых проводников, что ограничивает его использование соотвествующими типами антенн. Тут скорее стоит вопрос не в возможностях пакета, а степени его соостветствия решению определенной задачи и владения разработчика этим инструментом.

Почему хотите именно петлевую? Даже при идеальном согласовании КПД у таких антенн (я имею ввиду рамку малого размера, т.е. магнитную антенну) достигает всего нескольких процентов, остальное идет на прогрев проводника антенны, плюс куча геморроя с согласованием, на элементах которого тоже будет теряться энергия. Практически при тех же размерах советую посмотреть в сторону PIFA-антенн. В последние годы в "Antennas and Propagation" появилось много интересных статей на эту тему (например в прикреплении, там же хорошая библиография). Эффективность при малых размерах, технологичность и высокая широкополосность делают их очень привлекательными. Были даже кое-какие проекты в CST и HFSS так что если интересно, то могу выслать. Правда, несмотря на малые размеры самих излучающих структур в малогабаритных антеннах, для их нормальной работы (т.е. удовлетворительного согласования) требуется противовес ("земля") не менее четверти длины волны. Эта особенно характерно для миниатюрных чип-антенн, где влияние земли очень критично.

На петлевой антенне остановился, т. к. для ряда задач нужна антенна с доминирующей составляющей магнитного поля. Все вытекающие из выбранной конструкции проблемы себе представляю. С антеннами PIFA знаком достаточно хорошо, и нужно сказать, что в самых простых их варинтах полоса пропускания не превышает 5%. Для создания широкополосных антенн прибегают к использованию дополнительных пассивных (иногда в литературе употребляется термин "паразитных" ) элементов, или же вырезов в излучателе и экране, что делает эти структуры достаточно сложными как для расчета, так и для изготовления. Тем не менее в некоторых задачах подобный тип антенн используем, но здесь другой случай. За прикрепленный материал спасибо!

[werb]

Ну это Вы зря. В HFSS сложно посчитать антенны, имеющие большие физические размеры, зато в СВЧ диапазоне

В том то и дело что диапазон этой рамки далеко не свч (1-30 МГЦ) и пока никак не ужается получить провал в ДН на таких же уровнях как в MMANA. Более-менее близко подбирается печатный вариант (наподобие вашего), а вот антенна из тех самых круглых проводов (или трубок как угодно) никак.
А то что пакетом я не владею - это пока совершенно точно. Вот общаюсь с Вами, учусь так сказать. Есть еще желание посмотреть FEKO, пока не знаю где брать.

[proxi]

Есть еще желание посмотреть FEKO, пока не знаю где брать.

На FTP родимом....

[werb]

На FTP родимом....

Я так понимаю мне туда пока не попасть.

[felix2]

Я так понимаю мне туда пока не попасть.

FEKO, ИМХО, не лучший вариант для такой задачи.

[aktech]

На петлевой антенне остановился, т. к. для ряда задач нужна антенна с доминирующей составляющей магнитного поля. Все вытекающие из выбранной конструкции проблемы себе представляю. С антеннами PIFA знаком достаточно хорошо, и нужно сказать, что в самых простых их варинтах полоса пропускания не превышает 5%. Для создания широкополосных антенн прибегают к использованию дополнительных пассивных (иногда в литературе употребляется термин "паразитных" ) элементов, или же вырезов в излучателе и экране, что делает эти структуры достаточно сложными как для расчета, так и для изготовления. Тем не менее в некоторых задачах подобный тип антенн используем, но здесь другой случай. За прикрепленный материал спасибо!

Если не сектрет, то для каких задач Вам требуется преобладание в ближней зоне антенны магнитного поля? До сих пор я интересовался такими антеннами только с точки зрения минимизации влияния на их характеристики окружающих предметов, так как известно, что магнитные антенны меньше всех изменяют свои параметры в зависимости от окружения, поскольку большинство материалов, окружающих нас имеют единичную мю. Особенно это важно при разработке мобильных портативных девайсов, работающих, например, в на теле человека в произвольном положении (сотовые, пейджеры и др. средства индивидуальной связи). Однако после долгих экспериментов с электрически малыми рамками пришел к выводу, что в этом случае все же имеют преимущество электрические антенны (штырь, пифа или спираль) за счет значительно большего выхода по энергии.

Кстати, по поводу рамок, есть интересная конструкция, называется рамка Олфорда. Работает скорее как полноразмерная рамка (на 900МГц размер около 55x55мм), но в отличие от нее имеет почти изотропную диаграмму (IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, VOL. 54, NO. 11, NOVEMBER 2006). - Файл большой, на форум не влезает. Могу на почту кинуть.

[alex0131]

Если не сектрет, то для каких задач Вам требуется преобладание в ближней зоне антенны магнитного поля? До сих пор я интересовался такими антеннами только с точки зрения минимизации влияния на их характеристики окружающих предметов, так как известно, что магнитные антенны меньше всех изменяют свои параметры в зависимости от окружения, поскольку большинство материалов, окружающих нас имеют единичную мю. Особенно это важно при разработке мобильных портативных девайсов, работающих, например, в на теле человека в произвольном положении (сотовые, пейджеры и др. средства индивидуальной связи). Однако после долгих экспериментов с электрически малыми рамками пришел к выводу, что в этом случае все же имеют преимущество электрические антенны (штырь, пифа или спираль) за счет значительно большего выхода по энергии.

По поводу свойств, определяющих выбор магнитной рамки для моей задачи, практически угадали. Окружающими предметами могут быть емкости с жидкостью и металлические поверхности. Я полагаю, в этом случае электрические антенны будут менее эффективны. Применение - UHF RFID.

Кстати, по поводу рамок, есть интересная конструкция, называется рамка Олфорда. Работает скорее как полноразмерная рамка (на 900МГц размер около 55x55мм), но в отличие от нее имеет почти изотропную диаграмму (IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, VOL. 54, NO. 11, NOVEMBER 2006). - Файл большой, на форум не влезает. Могу на почту кинуть.

Будьте добры. Моя почта alex0131[собака]yandex.ru

[EVS]

Кстати, по поводу рамок, есть интересная конструкция, называется рамка Олфорда. Работает скорее как полноразмерная рамка (на 900МГц размер около 55x55мм), но в отличие от нее имеет почти изотропную диаграмму (IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, VOL. 54, NO. 11, NOVEMBER 2006). - Файл большой, на форум не влезает. Могу на почту кинуть.

A Horizontally Polarized Omnidirectional Printed Antenna for WLAN Applications

[nadie]

A Horizontally Polarized Omnidirectional Printed Antenna for WLAN Applications

Закинте, пожалуйста, этот материал на местный фтп, или rapidshare