Yagi 432,5MHz - simulare Matlab
Acest exemplu arată cum se poate vizualiza câmpul îndepărtat al unei antene Yagi. Aspectul câmpului radiant poate fi afișat cu ajutorul funcției pattern care acceptă mai multe opțiuni și parametri.
Mai întâi se crează un obiect de tip yagiUda, în configurația standard. Se observă că nu este specificat nici un parametru suplimentar, nici măcar frecvența de lucru. Aceste proprietăți pot fi date odată cu creearea obiectului de tip antenă sau pot fi adăugate ulterior. Pentru simulare este mai util să creezi un obiect implicit deoarece flexibilitatea de a adăuga sau modifica ulterior orice proprietate este păstratâ fără a necesita definirea completă încă de la începutul simulării.
ant = yagiUda;
show(ant);
Analiza directivității
Vizualizare 3D
Pentru reprezentarea câmpului radiant trebuie aleasă frecvența de lucru. Pot fi specificate azimutul și elevația. Dacă nu sunt specificate, Matlab ia în considerare ca valori implicite un azimut cuprins între -180 și +180 (în pași de 5 grade) și o elevație cuprinsă între -90 și +90 de grade, cu aceeași valoare de incrementare (pași de 5 grade). Implicit, graficul este în decibeli.
freq = 432.5e6; % frecvența de lucru este 432.5 MHz
pattern(ant, freq);
Desigur, se pot inspecta segmente ale câmpului radiant folosind intervale diverse pentru azimut și elevație, în notația standard Matlab (vector, [de-la:pas:la]). Iată cum ar arăta un segment de azimut de la 0 la 90 de grade și elevație de la 0 la 90 de grade:
pattern(ant, freq, 0:1:90, 0:1:90);
Eroare la generarea previzualizării: Fișier lipsă
Eroare la generarea previzualizării: Fișier lipsă
Putem modifica antena Yagi standard. De pildă, adăugăm mai multe elemente directoare:
ant.NumDirectors = 11;
show(ant);
Cu modificarea corespunzătoare a directivității câmpului radiant:
Vizualizare 2D
Se pot analiza secțiuni ale anvelopei de directivitate în diferite planuri. Directivitatea poate fi reprezentată grafic în coordonate polare sau carteziene. De pildă, directivitatea în planul elevației pentru antena de mai sus poate fi afișat cu comanda:
pattern(ant, freq, 0, 0:1:360);
Se observă un lob de maxim la 0 grade (-0,93dBi). Se poate analiza cum variază directivitatea la diverse valori ale azimutului și alevației. De pildă, iată directivitatea în planul elevației, la trei valori diferite ale azimutului:
Polarizare
O caracteristică esențială a antenei este polarizarea câmpului radiant; la o distanță suficient de mare unda emisă poate fi considerată o undă plană ce se propagă după direcția vectorului de poziție , al cărui modul este:
unde:
- r - distanța față de antenă;
- D - lungimea antenei;
- λ - lungime de undă radiată.
Implicit, funcția pattern generează reprezentarea directivității globale. Directivitatea componentelor diferite a câmpului electromagnetic poate fi reprezentată și separat cu ajutorul parametrului Polarization. Opțiunile disponibile sunt:
- Cămpul electric (V) sau componenta CEM[1] în plan elevațional;
- Câmpul magnetic (H) sau componenta CEM în plan azimutal;
- Polarizarea circulară dreaptă (RHCP);
- Polarizarea circulară stângă (LHCP);
Imaginea de mai jos surprinde reprezentarea grafică a a directivității vectorului magnetic a CEM[2]:
pattern(ant, freq, 'Polarization', 'H');
Directivitatea în coordonate carteziene
Prin modificarea parametrului CoordinateSystem se poate alege sistemul de coordonate în care dorim reprezentarea. Implicit, valoarea parametrului este polar. Schimbat în rectangular permite reprezentarea în coordonate carteziene:
pattern(ant, freq, 0:1:360, 30, 'CoordinateSystem', 'rectangular');
Graficul directivității la frecvențe multiple
Pentru a afișa directivitatea la mai multe frecvențe pe același grafic, parametrul PlotStyle trebuie modificat din Overlay (valoare implicită) în Waterfall. Această funcționalitate este deosebit de utilă în analiza antenelor de bandă largă.
pattern(ant, [300e6 400e6], 0, 1:1:360, 'PlotStyle', 'waterfall', ...
'CoordinateSystem', 'rectangular');
