Antenne microruban rectangulaire avec superstrats diélectriques espacés Étude de fréquence

Les antennes microruban deviennent un choix populaire pour un large éventail de communications sans fil. Elles sont légères, peu coûteuses et simples à concevoir. Cette application exige toutefois que l'antenne soit placée hors de la vue du consommateur, sous des superstrats diélectriques de protection.

Ce placement de l'antenne microruban décale la fréquence de résonance de l'antenne. En général, une antenne microruban conçue sans tenir compte de ces décalages de fréquence ne fonctionnera pas comme prévu une fois installée dans un équipement sans fil.

The design under study consists of a microstrip antenna covered with multi dielectrics with low relative permittivity of substrates (Ɛr<3).

L'étude de résonance deHFWorks est utilisée pour calculer la fréquence de résonance de l'antenne microruban, représentée dans la figure ci-dessous, recouverte d'une multicouche de diélectriques, pour calculer le comportement du champ électrique et pour calculer le facteur de qualité Q.

Figure 1 : Vue du modèle HFWorks

Dans cet exemple, nous ne choisirons qu'un seul mode. Cependant, dans l'étude de résonance de HFWorks, l'utilisateur peut entrer autant de modes que nécessaire. Il définit le nombre de fréquences auxquelles la structure résonne. Pour le patch et le plan de masse, nous allons appliquer un PEC. Dans le tableau ci-dessous se trouve la liste des matériaux attribués pour chaque couche :

Les résultats de la fréquence de résonance, du facteur de qualité Q (Q-Dielectric, Q-Conductor Q-effective) et de l'énergie stockée sont illustrés dans le tableau ci-dessous.

Figure 2 : Tableau des résultats de HFWorks

Les valeurs mesurées ^[1] et simulées de la fréquence de résonance de l'antenne sont présentées dans la figure ci-dessous, et démontrent la grande précision de l'étude de résonance de HFWorks.

Figure 3 : Comparaison entre la valeur simulée et mesurée de la fréquence

Dans l'étude de résonance HFWorks, nous pouvons représenter la distribution du champ électrique pour chaque mode. Ce tracé représente les lignes de flux du champ électrique qui existe dans le substrat de la structure, les superstrats, ou dans l'espace d'air. La figure 4 représente la distribution du champ électrique à f=3.75GHz, à laquelle la structure résonne.

Figure 4 : Champ électrique à 3.75GHz (HFWorks comprend également une animation)

Le progiciel HFWorks peut être utilisé pour calculer efficacement les distributions de champ électromagnétique, les paramètres de résonance et la densité des pertes. Dans cet article, la conception d'antennes rectangulaires à microbandes avec des superstrats diélectriques affleurants et espacés a été décrite. Un bon accord entre la simulation HFWorks et la mesure a été obtenu. Ainsi, en plus d'être entièrement intégré à SOLIDWORKS, HFWorks est également précis et facile à utiliser.

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HFWorks offre une suite complète de solveurs pour couvrir tous vos besoins en matière d'analyse haute fréquence. Que vous soyez intéressé par l'analyse de résonance/eignmode, les paramètres S, les antennes ou la diffusion, vous avez besoin de HFWorks. Contactez-nous au sujet de HFWorks pour en savoir plus sur la solution d'analyse de conception haute fréquence destinée aux ingénieurs SOLIDWORKS.

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Références :

1] Resonant Frequencies of Rectangular Microstrip Antennas with Flush and Spaced Dielectric Superstrates, Jennifer T. Bernhard, Member, IEEE, and Carolyn J. Tousignant, Student Member, IEEE,VOL.47, pp.302-308,NO. 2, FÉVRIER 1999.