Ganancia vs S11 (Ingeniería de antenas)

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Estoy diseñando una antena PIFA en el estudio de microondas CST. He encontrado algo peculiar que no entiendo muy bien. Mi antena resuena a 1.6 GHz, y cuando el sustrato (FR4) es muy delgado (0.5 mm), obtengo un S11 de aproximadamente -20 dB. La ganancia realizada a esta frecuencia es de -12.5 dB. Si hago que el sustrato sea más grueso, la resonancia S11 empeora y la ganancia mejora. Por ejemplo, al convertirlo en 3 mm (en lugar de 0,5 mm), el S11 fue a -4, y la ganancia fue a -6.

¿Alguien puede explicar por qué esto es? Pensé que la ganancia realizada toma en cuenta la pérdida de desajuste, lo que significa que S11 debería ser un factor. Si el S11 empeora, ¿cómo mejora la ganancia obtenida?

    
pregunta user41178

1 respuesta

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La ganancia obtenida de una antena es la ganancia de antena reducida por la potencia perdida a los reflejos en la alimentación de la antena. La ganancia de la antena es el producto de la eficiencia y la directividad:

$$ G_R = \ left (1- \ left | S_ {11} \ right | ^ 2 \ right) E_A D $$

Si \ $ | S_ {11} | \ $ aumentó, pero la ganancia realizada también aumentó, eso implica que uno de los otros factores mejoró. Normalmente pensaría que, dado que no mejoró la conductividad del cobre ni redujo las pérdidas dieléctricas de su sustrato, lo más probable es que el término de eficiencia no haya cambiado mucho. Así que lo más probable es que la directividad haya mejorado.

Pero algo todavía no encaja. -20 dB es realmente una muy buena \ $ S_ {11} \ $ magnitud, lo que indica una antena muy adecuada. Y el término \ $ D \ $ siempre es mayor que 1 (ya que cualquier cambio en la radiación isotrópica perfecta aumenta \ $ D \ $). Por lo tanto, la ganancia obtenida de -12.5 dB en su primera medición indica un valor de eficiencia muy bajo.

Parece probable que haya cierta sutileza en la configuración de la medición de ganancia realizada en el simulador. Quizás se esté reflejando alguna señal en los modos de guía de onda de alto orden, o en ondas guiadas en el sustrato de la placa, y estas no se están midiendo como parte de la onda reflejada o la onda radiada, lo que resulta en una eficiencia muy pobre.

    
respondido por el The Photon

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