dipole

通常または AI ベースのストリップ ダイポール アンテナを作成する

説明

既定の dipole オブジェクトは、yz 平面上に 70 MHz 付近で共振するストリップ ダイポール アンテナを作成します。

ダイポールの幅と等価円柱ダイポールの直径の間には、次式で表される関係があります。

$$w=2d=4r$$

ここで、

• d は等価円柱ダイポールの直径です。

• r は等価円柱ダイポールの半径です。

与えられた円柱半径に対し、cylinder2strip ユーティリティ関数を使用して等価幅を計算します。既定のストリップ ダイポールはセンター給電です。給電点は原点と一致します。原点は yz 平面上にあります。

通常の dipole アンテナで全波 EM ソルバー ベースの解析を実行することも、dipole タイプの AIAntenna を作成して AI ベースの解析を行い、設計空間を探索して用途に合わせてアンテナを調整することもできます。

作成

構文

d = dipole

d = dipole(PropertyName=Value)

説明

d = dipole は、既定のプロパティ値を使用して、yz 平面上に通常の半波長ストリップ ダイポール アンテナを作成します。既定の寸法は、約 70 MHz の動作周波数に合わせて選択されています。

d = dipole(PropertyName=Value) は、名前と値の引数を 1 つ以上使用してプロパティを設定します。PropertyName はプロパティ名、Value は対応する値です。PropertyName1=Value1,...,PropertyNameN=ValueN のように、複数の名前と値の引数を任意の順番で指定できます。指定されなければ、プロパティは既定値を保持します。

たとえば、d = dipole(Length=4) は、長さ 4 m のストリップ ダイポール アンテナを作成し、他のプロパティには既定値を設定します。

• design 関数を使用して、目的の周波数で共振する通常の dipole アンテナを作成することもできます。たとえば、100 MHz で共振する通常の dipole アンテナを作成するには、次の構文を使用します。

  >> design(dipoleHelix,100e6)
  

  このアンテナを解析するには、dipole のオブジェクト関数を使用します。従来の全波ソルバーを使用して dipole アンテナを設計、調整、解析するには、このワークフローを使用します。

• design 関数を使用して、目的の周波数で共振する AI ベースの dipole アンテナを作成できます。従来の全波ソルバーの代わりに AI ベースのアンテナ モデルを使用することで、設計目標を満たすためのアンテナの微調整に必要なシミュレーション時間を大幅に短縮できます。dipole タイプの AIAntenna オブジェクトを作成するには、design 関数の ForAI 引数を true に設定します。この機能を使用するには、Antenna Toolbox™ に加えて Statistics and Machine Learning Toolbox™ のライセンスが必要です。たとえば、100 MHz で共振する AI ベースの dipole アンテナを作成するには、次の構文を使用します。

  >> design(dipoleHelix,100e6,ForAI=true)
  

  AI ベースの dipole アンテナは、通常の dipole アンテナのLengthプロパティおよびWidthプロパティを調整可能なプロパティとして保持します。通常の dipole アンテナの残りのプロパティは、AI ベースのバージョンでは読み取り専用プロパティに変換されます。調整可能なプロパティの上限と下限を見つけるには、tunableRanges 関数を使用します。

  このアンテナを解析するには、AIAntenna のオブジェクト関数を使用します。AI ベースのモデルを使用して dipole アンテナを設計、調整、解析するには、このワークフローを使用します。この AI ベースのアンテナから通常の dipole アンテナを作成するには、exportAntenna 関数を使用します。

プロパティ

Length — ダイポールの長さ

2 (既定値) | 正のスカラー

ダイポールの長さ。メートル単位の正のスカラーとして指定します。このプロパティは、通常および AI ベースの dipole アンテナの両方に設定できます。通常の dipole アンテナの場合、Length の値に上限と下限はありません。

AI ベースの dipole アンテナの場合、Length の値に上限と下限があります。上限値と下限値を取得するには、tunableRanges 関数を使用します。

例: 3

データ型: double

Width — ダイポールの幅

0.1 (既定値) | 正のスカラー

ダイポールの幅。メートル単位の正のスカラーとして指定します。ダイポールの幅は、Length/5 より小さく、Length/1001 より大きくなければなりません。[2]このプロパティは、通常および AI ベースの dipole アンテナの両方に設定できます。通常の dipole アンテナの場合、Width の値に上限と下限はありません。

AI ベースの dipole アンテナの場合、Width の値に上限と下限があります。上限値と下限値を取得するには、tunableRanges 関数を使用します。

例: 0.05

データ型: double

FeedOffset — ダイポールの中心からの符号付き距離

0 (既定値) | スカラー

ダイポールの中心からの符号付き距離。メートル単位のスカラーとして指定します。給電位置は yz 平面上にあります。このプロパティは、通常の dipole アンテナに対してのみ設定できます。このプロパティは、AI ベースの dipole アンテナでは読み取り専用です。

例: 3

データ型: double

Conductor — 金属材料のタイプ

metal("PEC") (既定値) | metal オブジェクト

導体として使用する金属のタイプ。metal オブジェクトとして指定します。MetalCatalog から金属を選択することも、任意の金属を指定することもできます。このプロパティは、通常の dipole アンテナに対してのみ設定できます。金属導体のメッシングの詳細については、Meshingを参照してください。

例: metal("Copper")

Load — 集中定数素子

[1x1lumpedElement] (既定値) | lumpedElement オブジェクト

アンテナ給電点に追加する集中定数素子。lumpedElement オブジェクトとして指定します。アンテナ表面上の任意の位置に負荷を追加できます。既定では、負荷は給電点に配置されます。このプロパティは、通常の dipole アンテナに対してのみ設定できます。

例: Load=lumpedElement(Impedance=75)

例: antenna.Load = lumpedElement(Impedance=75)

Tilt — アンテナの傾斜角

0 (既定値) | スカラー | ベクトル

アンテナの傾斜角 (度単位)。スカラーまたはベクトルとして指定します。詳細については、アンテナとアレイの回転を参照してください。

例: 90

例: Tilt=[90 90]、TiltAxis=[0 1 0;0 1 1] は、ベクトルで定義された 2 つの軸を中心にアンテナを 90 度傾けます。

データ型: double

TiltAxis — アンテナの傾斜軸

[1 0 0] (既定値) | 3 要素ベクトル | 2 行 3 列の行列 | "X" | "Y" | "Z"

アンテナの傾斜軸。次のいずれかの値として指定します。

• メートル単位の直交座標から成る 3 要素ベクトル。この場合、ベクトルの各座標は、原点を始点とし、x 軸、y 軸、z 軸上の指定された点に沿って配置されます。

• 空間内の 2 つの点。直交座標から成る 2 つの 3 要素ベクトルに対応する 2 行 3 列の行列として指定します。この場合、アンテナは 2 つの点を結ぶ線を中心に回転します。

• "x"、"y"、または "z"。それぞれ x 軸、y 軸、または z 軸を軸とした回転を表します。

詳細については、アンテナとアレイの回転を参照してください。

例: [0 1 0]

例: [0 0 0;0 1 0]

例: "Z"

データ型: double | string

オブジェクト関数

axialRatio	アンテナまたはアレイの軸比を計算してプロットする
bandwidth	Calculate and plot absolute bandwidth of antenna or array
beamwidth	Beamwidth of antenna
charge	Charge distribution on antenna or array surface
current	Current distribution on antenna or array surface
design	Create antenna, array, or AI-based antenna resonating at specified frequency
efficiency	Calculate and plot radiation efficiency of antenna or array
EHfields	Electric and magnetic fields of antennas or embedded electric and magnetic fields of antenna element in arrays
feedCurrent	Calculate current at feed for antenna or array
impedance	アンテナの入力インピーダンスまたはアレイの走査インピーダンスを計算してプロットする
info	Display information about antenna, array, or platform
memoryEstimate	Estimate memory required to solve antenna or array mesh
mesh	Generate and view mesh for antennas, arrays, and custom shapes
meshconfig	Change meshing mode of antenna, array, custom antenna, custom array, or custom geometry
msiwrite	Write antenna or array analysis data to MSI planet file
optimize	Optimize antenna and array catalog elements using SADEA or TR-SADEA algorithm
pattern	アンテナ、アレイ、またはアレイの組み込み素子の放射パターンをプロットする
patternAzimuth	アンテナまたはアレイの方位面放射パターン
patternElevation	Elevation plane radiation pattern of antenna or array
peakRadiation	Calculate and mark maximum radiation points of antenna or array on radiation pattern
rcs	Calculate and plot monostatic and bistatic radar cross section (RCS) of platform, antenna, or array
resonantFrequency	Calculate and plot resonant frequency of antenna
returnLoss	Calculate and plot return loss of antenna or scan return loss of array
show	Display antenna, array structures, shapes, or platform
sparameters	Calculate S-parameters for antenna or array
stlwrite	メッシュ情報を STL ファイルに書き込む
vswr	Calculate and plot voltage standing wave ratio (VSWR) of antenna or array element
wireStack	Create single or multi-feed wire antenna

例

ダイポール アンテナの作成と表示

長さ 2 m、幅 0.5 m のダイポールを作成して表示します。

d = dipole(Width=0.05)

d = 
  dipole with properties:

        Length: 2
         Width: 0.0500
    FeedOffset: 0
     Conductor: [1×1 metal]
          Tilt: 0
      TiltAxis: [1 0 0]
          Load: [1×1 lumpedElement]

show(d)

ダイポール アンテナのインピーダンス

50 MHz ～ 100 MHz の周波数範囲におけるダイポールのインピーダンスを計算します。

d = dipole(Width=0.05);
impedance(d,linspace(50e6,100e6,51))

無限反射体付き誘電体基板アンテナ

誘電体基板と無限反射体を備えたダイポール アンテナを設計します。

長さ 0.15 m、幅 0.015 m のダイポール アンテナを作成します。

d = dipole(Length=0.15,Width=0.015,Tilt=90,TiltAxis=[0 1 0]);

ダイポール アンテナを励振器として使用し、誘電体である teflon を基板として使用して、反射体を作成します。

t = dielectric("Teflon")

t = 
  dielectric with properties:

              Name: 'Teflon'
          EpsilonR: 2.1000
       LossTangent: 2.0000e-04
         Thickness: 0.0060
    FrequencyModel: 'Constant'

For more materials see catalog

rf = reflector(Exciter=d,Spacing=7.5e-3,Substrate=t);

反射体のグランドプレーンの長さを inf に設定します。構造を表示します。

rf.GroundPlaneLength = inf;
show(rf)

70 MHz におけるアンテナの放射パターンを計算します。

pattern(rf,70e6)

AI モデル ベースのダイポール アンテナの作成

この例では、75 MHz の AI モデル ベースのダイポール アンテナを作成し、その共振周波数を計算する方法を示します。

dAI = design(dipole,75e6,ForAI=true)

dAI = 
  AIAntenna with properties:

   Antenna Info
               AntennaType: 'dipole'
    InitialDesignFrequency: 75000000

   Tunable Parameters
                    Length: 1.8787
                     Width: 0.0400

Show read-only properties

長さと幅を変えて共振周波数を計算します。

dAI.Length = 1.86;
dAI.Width = 0.045;
resonantFrequency(dAI)

ans = 
7.5989e+07

AIAntenna を通常のダイポール アンテナに変換します。

d = exportAntenna(dAI)

d = 
  dipole with properties:

        Length: 1.8600
         Width: 0.0450
    FeedOffset: 0
     Conductor: [1×1 metal]
          Tilt: 0
      TiltAxis: [1 0 0]
          Load: [1×1 lumpedElement]

参照

[1] Balanis, Constantine A. Antenna Theory: Analysis and Design. Fourth edition. Hoboken, New Jersey: Wiley, 2016.

[2] Volakis, John. Antenna Engineering Handbook, 4th Ed. New York: Mcgraw-Hill, 2007.

バージョン履歴

R2015a で導入

R2023b: AI モデル ベースのアンテナの解析

AI モデルを使用してこのアンテナを設計、調整、解析します。従来の全波ソルバーの代わりに AI ベースのアンテナ モデルを使用することで、設計目標を満たすためのアンテナの微調整に必要なシミュレーション時間を大幅に短縮できます。dipole タイプの AIAntenna を作成するには、design 関数の ForAI 引数を true に設定します。この機能を使用するには、Antenna Toolbox に加えて Statistics and Machine Learning Toolbox のライセンスが必要です。

参考

オブジェクト

• loopCircular | monopole | slot | AIAntenna | MeshReader | planeWaveExcitation | installedAntenna

関数

• cylinder2strip | exportAntenna | resonantFrequency

トピック

• Analysis of Dipole Impedance
• アンテナとアレイの回転
• Port Analysis
• Surface Analysis
• Field Analysis
• Far-field Terminologies
• Meshing
• Electrical Length of Antenna