patchMicrostrip

通常または AI ベースのマイクロストリップパッチアンテナを作成する

説明

既定の patchMicrostrip オブジェクトは、約 1.75 GHz で共振するマイクロストリップパッチアンテナです。既定のパッチは原点を中心として配置されます。給電点はアンテナの長さに沿っています。

Microstrip patch antenna

通常の patchMicrostrip 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、patchMicrostrip 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

pm = patchMicrostrip

pm = patchMicrostrip(PropertyName=Value)

説明

pm = patchMicrostrip は、既定のプロパティ値をもつマイクロストリップパッチアンテナを作成します。既定の寸法は、約 1.75 GHz の動作周波数に合わせて選択されています。

pm = patchMicrostrip(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。

例

design 関数を使用して、目的の周波数で共振する patchMicrostrip アンテナを作成することもできます。
exportAntenna 関数を使用して、マイクロストリップパッチタイプの AIAntenna オブジェクトから patchMicrostrip アンテナを作成することもできます。
patchMicrostrip タイプの AIAntenna には、AI ベースの解析に関して通常の patchMicrostrip アンテナと共通する調整可能なプロパティがいくつか用意されています。通常の patchMicrostrip アンテナのその他のプロパティは、AIAntenna と同等のアンテナで読み取り専用として保持されます。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。

プロパティ

すべて展開する

`Length` — x 軸に沿ったパッチの長さ
0.0750 (既定値) | 正のスカラー | `patchMicrostrip` タイプの `AIAntenna` で調整可能

パッチの長さ。メートル単位のスカラーとして指定します。既定では、長さは x 軸に沿って測定されます。このプロパティは、design 関数を使用して作成された patchMicrostrip タイプの AIAntenna オブジェクトで調整可能です。

例: 50e-3

データ型: double

`Width` — y 軸に沿ったパッチ幅
0.0375 (既定値) | 正のスカラー | `patchMicrostrip` タイプの `AIAntenna` で調整可能

パッチの幅。メートル単位のスカラーとして指定します。既定では、幅は y 軸に沿って測定されます。このプロパティは、design 関数を使用して作成された patchMicrostrip タイプの AIAntenna オブジェクトで調整可能です。

例: 60e-3

データ型: double

`Height` — 基板の高さ
0.0060 (既定値) | 正のスカラー | `patchMicrostrip` タイプの `AIAntenna` で調整可能

基板の高さ。メートル単位のスカラーとして指定します。このプロパティは、design 関数を使用して作成された patchMicrostrip タイプの AIAntenna オブジェクトで調整可能です。

例: 37e-3

データ型: double

`Substrate` — 誘電材料のタイプ
`dielectric("Air")` (既定値) | `dielectric` オブジェクト

基板として使用する誘電材料のタイプ。dielectric オブジェクトとして指定します。DielectricCatalog から誘電材料を選択することも、任意の誘電材料を指定することもできます。基板の寸法はグランドプレーンの寸法と等しくなければなりません。このプロパティは、通常の patchMicrostrip アンテナに対してのみ設定できます。誘電体基板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: dielectric("FR4")

`GroundPlaneLength` — x 軸に沿ったグランドプレーンの長さ
0.1500 (既定値) | スカラー

グランドプレーンの長さ。メートル単位のスカラーとして指定します。既定では、グランドプレーンの長さは x 軸に沿って測定されます。'GroundPlaneLength' を Inf に設定すると、無限地板の手法を使用してアンテナが解析されます。

例: 120e-3

データ型: double

`GroundPlaneWidth` — y 軸に沿ったグランドプレーンの幅
0.0750 (既定値) | スカラー

グランドプレーンの幅。メートル単位のスカラーとして指定します。既定では、グランドプレーンの幅は y 軸に沿って測定されます。'GroundPlaneWidth' を Inf に設定すると、無限地板の手法を使用してアンテナが解析されます。

例: 120e-3

データ型: double

`PatchCenterOffset` — グランドプレーンの長さと幅に沿った中心からの符号付き距離
`[0 0]` (既定値) | 2 要素ベクトル

グランドプレーンの長さと幅に沿った中心からの符号付き距離。メートル単位の 2 要素ベクトルとして指定します。このプロパティを使用して、グランドプレーンに対するパッチの位置を調整します。

例: [0.01 0.01]

データ型: double

`FeedOffset` — グランドプレーンの長さと幅に沿った中心からの符号付き距離
`[–0.0187 0]` (既定値) | 2 要素ベクトル

グランドプレーンの長さと幅に沿った中心からの符号付き距離。2 要素ベクトルとして指定します。このプロパティを使用して、グランドプレーンとパッチに対する給電点の位置を調整します。解析中に正しくメッシュ化されるようにするには、給電点をパッチのエッジから十分内側に配置します。

例: [0.01 0.01]

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 patchMicrostrip 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
`[1x1 lumpedElement]` (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。

例: 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

例

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マイクロストリップパッチアンテナの作成と表示

ライブスクリプトを開く

指定されたパラメーターを使用してマイクロストリップパッチの作成と表示を行います。

pm = patchMicrostrip(Length=75e-3, Width=37e-3, ...
         GroundPlaneLength=120e-3, GroundPlaneWidth=120e-3)

pm = 
  patchMicrostrip with properties:

               Length: 0.0750
                Width: 0.0370
               Height: 0.0060
            Substrate: [1×1 dielectric]
    GroundPlaneLength: 0.1200
     GroundPlaneWidth: 0.1200
    PatchCenterOffset: [0 0]
           FeedOffset: [-0.0187 0]
            Conductor: [1×1 metal]
                 Tilt: 0
             TiltAxis: [1 0 0]
                 Load: [1×1 lumpedElement]

show (pm)

Figure contains an axes object. The axes object with title patchMicrostrip antenna element, xlabel x (mm), ylabel y (mm) contains 5 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed.

マイクロストリップパッチアンテナの放射パターン

ライブスクリプトを開く

FR4 誘電体基板を使用してマイクロストリップパッチアンテナを作成します。

d = dielectric("FR4");
pm = patchMicrostrip(Length=75e-3, Width=37e-3, ...
         GroundPlaneLength=120e-3, GroundPlaneWidth=120e-3, ...
         Substrate=d)

pm = 
  patchMicrostrip with properties:

               Length: 0.0750
                Width: 0.0370
               Height: 0.0060
            Substrate: [1×1 dielectric]
    GroundPlaneLength: 0.1200
     GroundPlaneWidth: 0.1200
    PatchCenterOffset: [0 0]
           FeedOffset: [-0.0187 0]
            Conductor: [1×1 metal]
                 Tilt: 0
             TiltAxis: [1 0 0]
                 Load: [1×1 lumpedElement]

show(pm)

Figure contains an axes object. The axes object with title patchMicrostrip antenna element, xlabel x (mm), ylabel y (mm) contains 6 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed, FR4.

1.67 GHz の周波数におけるアンテナの放射パターンをプロットします。

figure
pattern(pm,1.67e9)

Figure contains 2 axes objects and other objects of type uicontrol. Axes object 1 contains 6 objects of type patch, surface. This object represents FR4. Hidden axes object 2 contains 17 objects of type surface, line, text, patch. This object represents FR4.

マイクロストリップパッチアンテナのインピーダンス

ライブスクリプトを開く

FR4 誘電体基板を使用してマイクロストリップパッチアンテナを作成します。

d = dielectric("FR4");
pm = patchMicrostrip(Substrate=d)

pm = 
  patchMicrostrip with properties:

               Length: 0.0750
                Width: 0.0375
               Height: 0.0060
            Substrate: [1×1 dielectric]
    GroundPlaneLength: 0.1500
     GroundPlaneWidth: 0.0750
    PatchCenterOffset: [0 0]
           FeedOffset: [-0.0187 0]
            Conductor: [1×1 metal]
                 Tilt: 0
             TiltAxis: [1 0 0]
                 Load: [1×1 lumpedElement]

show(pm)

指定された周波数範囲におけるアンテナのインピーダンスを計算してプロットします。

impedance(pm,linspace(0.5e9,1e9,11));

Figure contains an axes object. The axes object with title Impedance, xlabel Frequency (GHz), ylabel Impedance (ohms) contains 2 objects of type line. These objects represent Resistance, Reactance.

プロトタイプアンテナの設計

ライブスクリプトを開く

1 GHz の周波数で共振するマイクロストリップパッチアンテナのプロトタイプを設計します。

p = design(patchMicrostrip,1e9)

p = 
  patchMicrostrip with properties:

               Length: 0.1439
                Width: 0.1874
               Height: 0.0030
            Substrate: [1×1 dielectric]
    GroundPlaneLength: 0.2998
     GroundPlaneWidth: 0.2998
    PatchCenterOffset: [0 0]
           FeedOffset: [0.0303 0]
            Conductor: [1×1 metal]
                 Tilt: 0
             TiltAxis: [1 0 0]
                 Load: [1×1 lumpedElement]

show(p)

Figure contains an axes object. The axes object with title patchMicrostrip antenna element, xlabel x (mm), ylabel y (mm) contains 5 objects of type patch, surface. These objects represent PEC, feed.

同じ周波数における上記のアンテナのインピーダンスを計算します。

Z = impedance(p,1e9)

Z = 
47.8027 - 7.5678i

AI ベースのマイクロストリップパッチアンテナの作成と解析

この例では次を使用します。

ライブスクリプトを開く

この例では、1.67 GHz で動作する AI ベースのマイクロストリップパッチアンテナを作成し、その帯域幅と共振周波数を計算する方法を示します。

ForAI 引数を true に設定した design 関数を使用して、1.67 GHz で動作する AI ベースのマイクロストリップパッチアンテナを作成します。design 関数で ForAI 引数を使用するには、Statistics and Machine Learning Toolbox™ のライセンスが必要です。

pAI = design(patchMicrostrip,1.67e9,ForAI=true)

pAI = 
  AIAntenna with properties:

   Antenna Info
               AntennaType: 'patchMicrostrip'
    InitialDesignFrequency: 1.6700e+09

   Tunable Parameters
                    Length: 0.0862
                     Width: 0.1122
                    Height: 0.0018

Show read-only properties

調整可能な範囲内の値を使って設計空間の長さと幅のプロパティを変更し、設計空間を探索します。AI ベースのアンテナオブジェクトで tunableRanges 関数を使用すると、プロパティの調整可能な範囲を取得できます。

pAI.Length = 0.0855;
pAI.Width = 0.113;

アンテナの絶対帯域幅、ならびにその下限と上限を計算します。

[absBW,fL,fU,matchingStatus] = bandwidth(pAI)

absBW = 
2.3422e+07

fL = 
1.6679e+09

fU = 
1.6913e+09

matchingStatus = categorical
     Matched

アンテナの共振周波数を計算します。

fR = resonantFrequency(pAI)

fR = 
1.7016e+09

AI ベースのマイクロストリップパッチアンテナを通常のマイクロストリップパッチアンテナに変換します。

pm = exportAntenna(pAI)

pm = 
  patchMicrostrip with properties:

               Length: 0.0855
                Width: 0.1130
               Height: 0.0018
            Substrate: [1×1 dielectric]
    GroundPlaneLength: 0.1795
     GroundPlaneWidth: 0.1795
    PatchCenterOffset: [0 0]
           FeedOffset: [0.0181 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.

バージョン履歴

R2015a で導入

すべて展開する

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。patchMicrostrip 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。

patchMicrostrip

説明

作成

構文

説明

プロパティ

`Length` — x 軸に沿ったパッチの長さ
0.0750 (既定値) | 正のスカラー | `patchMicrostrip` タイプの `AIAntenna` で調整可能

`Width` — y 軸に沿ったパッチ幅
0.0375 (既定値) | 正のスカラー | `patchMicrostrip` タイプの `AIAntenna` で調整可能

`Height` — 基板の高さ
0.0060 (既定値) | 正のスカラー | `patchMicrostrip` タイプの `AIAntenna` で調整可能

`Substrate` — 誘電材料のタイプ
`dielectric("Air")` (既定値) | `dielectric` オブジェクト

`GroundPlaneLength` — x 軸に沿ったグランドプレーンの長さ
0.1500 (既定値) | スカラー

`GroundPlaneWidth` — y 軸に沿ったグランドプレーンの幅
0.0750 (既定値) | スカラー

`PatchCenterOffset` — グランドプレーンの長さと幅に沿った中心からの符号付き距離
`[0 0]` (既定値) | 2 要素ベクトル

`FeedOffset` — グランドプレーンの長さと幅に沿った中心からの符号付き距離
`[–0.0187 0]` (既定値) | 2 要素ベクトル

`Conductor` — 金属材料のタイプ
`metal("PEC")` (既定値) | `metal` オブジェクト

`Load` — 集中定数素子
`[1x1 lumpedElement]` (既定値) | `lumpedElement` オブジェクト

`Tilt` — アンテナの傾斜角
`0` (既定値) | スカラー | ベクトル

`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"`

オブジェクト関数

例

マイクロストリップパッチアンテナの作成と表示

マイクロストリップパッチアンテナの放射パターン

マイクロストリップパッチアンテナのインピーダンス

プロトタイプアンテナの設計

AI ベースのマイクロストリップパッチアンテナの作成と解析

参照

バージョン履歴

R2023b: AI モデルベースのアンテナの解析

参考

オブジェクト

関数

トピック

patchMicrostrip

説明

作成

構文

説明

プロパティ

Length — x 軸に沿ったパッチの長さ 0.0750 (既定値) | 正のスカラー | patchMicrostrip タイプの AIAntenna で調整可能

Width — y 軸に沿ったパッチ幅 0.0375 (既定値) | 正のスカラー | patchMicrostrip タイプの AIAntenna で調整可能

Height — 基板の高さ 0.0060 (既定値) | 正のスカラー | patchMicrostrip タイプの AIAntenna で調整可能

Substrate — 誘電材料のタイプ dielectric("Air") (既定値) | dielectric オブジェクト

GroundPlaneLength — x 軸に沿ったグランド プレーンの長さ 0.1500 (既定値) | スカラー

GroundPlaneWidth — y 軸に沿ったグランド プレーンの幅 0.0750 (既定値) | スカラー

PatchCenterOffset — グランド プレーンの長さと幅に沿った中心からの符号付き距離 [0 0] (既定値) | 2 要素ベクトル

FeedOffset — グランド プレーンの長さと幅に沿った中心からの符号付き距離 [–0.0187 0] (既定値) | 2 要素ベクトル

Conductor — 金属材料のタイプ metal("PEC") (既定値) | metal オブジェクト

Load — 集中定数素子 [1x1 lumpedElement] (既定値) | lumpedElement オブジェクト

Tilt — アンテナの傾斜角 0 (既定値) | スカラー | ベクトル

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"

オブジェクト関数

例

マイクロストリップ パッチ アンテナの作成と表示

マイクロストリップ パッチ アンテナの放射パターン

マイクロストリップ パッチ アンテナのインピーダンス

プロトタイプ アンテナの設計

AI ベースのマイクロストリップ パッチ アンテナの作成と解析

参照

バージョン履歴

R2023b: AI モデル ベースのアンテナの解析

参考

オブジェクト

関数

トピック

`Length` — x 軸に沿ったパッチの長さ
0.0750 (既定値) | 正のスカラー | `patchMicrostrip` タイプの `AIAntenna` で調整可能

`Width` — y 軸に沿ったパッチ幅
0.0375 (既定値) | 正のスカラー | `patchMicrostrip` タイプの `AIAntenna` で調整可能

`Height` — 基板の高さ
0.0060 (既定値) | 正のスカラー | `patchMicrostrip` タイプの `AIAntenna` で調整可能

`Substrate` — 誘電材料のタイプ
`dielectric("Air")` (既定値) | `dielectric` オブジェクト

`GroundPlaneLength` — x 軸に沿ったグランドプレーンの長さ
0.1500 (既定値) | スカラー

`GroundPlaneWidth` — y 軸に沿ったグランドプレーンの幅
0.0750 (既定値) | スカラー

`PatchCenterOffset` — グランドプレーンの長さと幅に沿った中心からの符号付き距離
`[0 0]` (既定値) | 2 要素ベクトル

`FeedOffset` — グランドプレーンの長さと幅に沿った中心からの符号付き距離
`[–0.0187 0]` (既定値) | 2 要素ベクトル

`Conductor` — 金属材料のタイプ
`metal("PEC")` (既定値) | `metal` オブジェクト

`Load` — 集中定数素子
`[1x1 lumpedElement]` (既定値) | `lumpedElement` オブジェクト

`Tilt` — アンテナの傾斜角
`0` (既定値) | スカラー | ベクトル

`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"`

マイクロストリップパッチアンテナの作成と表示

マイクロストリップパッチアンテナの放射パターン

マイクロストリップパッチアンテナのインピーダンス

プロトタイプアンテナの設計

AI ベースのマイクロストリップパッチアンテナの作成と解析

R2023b: AI モデルベースのアンテナの解析