电视广播系统用折锥天线
本示例演示了如何设计和实现室内数字电视接收和发射系统中使用的面锥天线。对锥天线是宽带全向辐射天线,广泛应用于甚高频和超高频广播系统中。天线由一个圆盘和一个锥体组成,锥体的顶点接近圆盘的中心。
定义参数
Rd = 55 e - 3;圆盘半径%Rc1 = 72.1 e - 3;圆锥的宽半径Rc2 = 1.875 e - 3;圆锥体半径较窄Hc = 160 e - 3;%锥体垂直高度弗兰克-威廉姆斯= 1 e - 3;%饲料宽度S = 1.75 e - 3;锥体与阀瓣之间的间距
[1]中提供的上述尺寸有助于设计折锥天线,以覆盖470至862兆赫之间的频率,这是电视广播的超高频段。
创建盘锥形天线
使用定义的参数创建一个面锥天线。
蚂蚁=盘锥形;蚂蚁。身高= Hc;蚂蚁。ConeRadii = [Rc2 Rc1];蚂蚁。DiscRadius = Rd;蚂蚁。FeedHeight = S;蚂蚁。FeedWidth = Fw; figure; show(ant); title(“盘锥形天线元素”);
的参数
面锥天线的工作特性主要取决于宽半径和窄半径以及面锥的高度。圆盘半径和锥的高度与天线的最小工作频率有关,其中圆盘的总直径应为天线最小工作频率的1 / 4波长的0.7倍。本例中,最低工作频率为470mhz。消锥天线的高频率主要是由锥的窄半径大小和锥与盘之间的间隙决定的。这些尺寸将控制输入阻抗,并用于保证阻抗匹配。这些尺寸上的微小变化会对天线匹配产生重大影响。
频率= (0.1:0.01:3)* 1 e9;(~) =网(蚂蚁,“MaxEdgeLength”10 e - 3);s1 = sparameters (ant、频率);rfplot (s1);
当反射系数低于-10 dB时,天线的性能就很好。从460兆赫到2.3兆赫阻抗匹配良好。当绘制宽频率范围内的s参数时,可以观察到discone天线的宽带特性。
辐射方向图
绘制470MHz的辐射图
f = 470 e6;图;模式(蚂蚁,f);
该模式是全向的,从470 MHz到862 MHz,增益从1.75到2.3 dBi。由于无锥天线的全向特性,在电视广播系统中广泛使用。
视图模式
仰角图是天线的二维辐射图。
p1 = patternElevation(蚂蚁,470 e6);p2 = patternElevation(蚂蚁,862 e6);p3 = patternElevation (ant 1.5 e9);p4 = patternElevation (ant 3 e9);图;polarpattern (p1);持有在;polarpattern (p2);polarpattern (p3);polarpattern (p4);传奇({470 mhz的862 mhz的1500 mhz的3000 mhz的});
辐射谱在方位面是全方位的,在高程面是双向的。
结论
该天线提供匹配的带宽,低于-10 dB的返回损耗,在460 MHz到2.3 GHz之间,并在考虑的电视频段内提供从470 MHz到862 MHz的全向辐射模式。模拟结果与[1]实验结果在辐射方向图上吻合较好。
参考文献
[1] R.Goncalves, P.Pinho和N.B.Carvalho,“用于电视广播系统的3D打印discone天线的设计和实现”,2015年IEEE天线与传播国际研讨会和USNC/URSI国家无线电科学会议,温哥华,BC, 2015年,第314-315页。
[2] Sarita Verma, Abhilasha Mishra, Rukhsana khan,“Discone天线设计中各种参数的变化分析”,《高等电磁学计算技术》2012年卷(2012),1-5。