Современная электроника №7/2019

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 80 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 0 1 2 3 4 5 6 Frequency (GHz) S11 AXIEM Simulations vs Measurements -20 -15 -10 -5 0 DB(|S(1,1)|) AXIEM DB(|S(1,1)|) Proto 1 DB(|S(1,1)|) Proto 2 0 1 2 3 4 5 6 S21 AXIEM Simulation vs Measurements -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 DB(|S(2,1)|) AXIEM DB(|S(2,1)|) Proto 1 DB(|S(2,1)|) Proto 2 Frequency (GHz) 0 1 2 3 4 5 6 Frequency (GHz) S22 AXIEM Simulations vs Measurements -20 -15 -10 -5 0 DB(|S(2,2)|) AXIEM DB(|S(2,2)|) Proto 1 DB(|S(2,2)|) Proto 2 Рис. 6. Сравнение результатов моделирования и измерений возвратных потерь Рис. 8. Сравнение результатов моделирования и измерений коэффициента отражения по выходу Рис. 9. Фотография изготовленного прототипа двухдиапазонной Wi-Fi-антенны Рис. 7. Сравнение результатов моделирования и измерений вносимых потерь (Получение хорошей развязки – одно из основных требований к проекту) Рис. 5. Векторный анализатор Anritsu ShockLine™ MS46322B ний к проекту, поэтому схема была протестирована для работы на часто- тах до 6 ГГц. Возвратные потери на соответствующих портах составили 20 дБ (КСВН 1,22:1) при коэффици- енте развязки в 16 дБ и более. Такие результаты были приняты как более чем удовлетворительные. Коэффи- циенты усиления антенн в диапазо- не 2,5–5,0 дБ также были приняты как реализуемые. Диаграмма направлен- ности – всенаправленная, как пока- зано на рисунке 2. С РАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ИЗМЕРЕНИЙ Для верификации результатов моде- лирования были изготовлены 2 прото- типа. Листы PREPERM 255 и PREPERM PPE370 были сначала металлизирова- ны с обеих сторон слоем меди толщи- ной 18 мкм, после чего разделены на отдельные платы нужных размеров, на которых были вытравлены антенны и согласующие цепи. На конечном эта- пе производства платы PREPERM 255 и PREPERM PPE370 были объединены. Измерения прототипов выполнялись на векторном анализаторе Anritsu ShockLine™ MS46322B (см. рис. 5). Результаты измерений хорошо согла- суются с результатами моделирования в ЭМ-симуляторе AXIEM. Помимо это- го, измерения дополнительно под- твердили характеристики материалов PREPERM. На рисунках 6, 7 и 8 представ- лены результаты измерений в сравне- нии с данными ЭМ-анализа проекта на частотах до 6 ГГц. З АКЛЮЧЕНИЕ Используя программное обеспече- ние NI AWR и Optenni Lab, а также ди- электрические материалы PREPERM, авторы статьи смогли спроектиро- вать, промоделировать, изготовить и протестировать сложную двухдиа- пазоннуюWi-Fi-антенну для работы в режиме MIMO (фотография изготов- ленного прототипа представлена на рисунке 9). Итоговое решение обеспечило эффективность более –2 дБ с развязкой между антеннами более 20 дБ на всех частотах диапазонов 2,4 ГГц и 5 ГГц (за исключением одного из образцов, раз- вязка которого уменьшилась до 17 дБ на частоте 5,6 ГГц). Материалы PREPERM показали свои отличные характеристики, включая постоянную диэлектрическую про- ницаемость и сверхмалый уровень потерь (тангенс угла потерь на часто- те 2,4 ГГц составил 0,0009 для обоих использованных материалов), при этом постоянность их характеристик сохраняется и на более высоких часто- тах, поэтому представленный в этой статье пример можно масштабиро- вать для применения в миллиметро- вом диапазоне – например, в устрой- ствах сетей 5G.