Diese Geometrie stammt aus dem Artikel "A New Circularly Polarized Rectenna for Wireless Power Transmission and Data Communication" von Mohammod Ali, G. Yang und R. Dougal [1]. Die Geometrie des Patches ist in Abbildung 1 dargestellt.
Abbildung 1: Schema der veröffentlichten Antenne
Die meisten wichtigen Parameter sind im Text aufgeführt; zwei kritische Informationen werden jedoch ausgelassen. Weder der Radius des Koaxialleiters noch die horizontale Positionierung der Einspeisung werden erwähnt. Die Skizzier- und Beschränkungswerkzeuge werden verwendet, um die Patch-Geometrie mit denselben Parametern zu erstellen, die in der Abhandlung beschrieben sind (siehe Abbildung 2). Neue Parameter werden hinzugefügt, um den Speiseradius und die horizontale Positionierung zu steuern.
Abbildung 2: Antenne in XFdtd
Es wird eine uneinheitliche Basiszellengröße von 0,5 x 0,5 x 0,3175 mm definiert, und für die Oberfläche des Patches wird ein automatisches XY-Gitter von 0,1 x 0,1 mm definiert. Auf dem Mittelleiter des Koaxialkabels werden automatische Festpunkte verwendet, um die Verwendung von kleinen Zellen zu lokalisieren. Es wird eine äußere CPML-Randbedingung mit einer 30-Zellen-Polsterung um die gesamte Struktur herum verwendet.
Eine kurze parametrische Analyse wird durchgeführt, um die Auswirkungen des Speiseradius und der horizontalen Positionierung auf die Rückflussdämpfung zu untersuchen. Die horizontale Positionierung ist in diesem Fall als ein Versatz von der Mitte des Patchs definiert. Die Abbildungen 3, 4 und 5 zeigen die Auswirkungen dieser Variablen. Aufgrund dieser Analyse wurde für die weitere Analyse ein Vorschubradius von 0,05 mm und eine Vorschubposition von 0,16 mm gewählt. Die in XFdtd integrierte Skriptsprache wird verwendet, um die gemessenen Rückflussdämpfungen aus dem Papier zu laden und sie Seite an Seite mit den simulierten Ergebnissen in Abbildung 6 darzustellen.
Abbildung 3: Rückflussdämpfung in Abhängigkeit vom Speiseradius
Abbildung 4: Erste Untersuchung der Rückflussdämpfung in Abhängigkeit von der Einspeiseposition
Abbildung 5: Abschließende Untersuchung der Rückflussdämpfung in Abhängigkeit von der Einspeiseposition
Abbildung 6: Vergleich von simulierten und gemessenen
Eine stationäre CW-Simulation bei 5,5 GHz wurde durchgeführt, um 3D-Abstrahlungsmuster zu erhalten. Die Abbildungen 7 und 8 zeigen 2D-Polardiagramme der phi und theta Ergebnisse. Die Abbildungen 9 bis 13 zeigen die Gesamt-, Theta-, Phi-, LHCP- und RHCP-Verstärkungen in 3D.
Abbildung 7: Phi- und Theta-Gewinne bei phi = 0 Grad
Abbildung 8: Phi- und Theta-Gewinne bei phi = 90 Grad
Abbildung 9: Gesamtgewinn
Abbildung 10: Theta-Verstärkung
Abbildung 11: Phi-Verstärkung
Abbildung 12: LHCP-Verstärkung
Abbildung 13: RHCP-Verstärkung
Referenz
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M. Ali, G. Yang, und R. Dougal. "A New Circularly Polarized Rectenna for Wireless Power Transmission and Data Communication". IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, Bd. 4, S. 205-208, 2005.
