設(shè)計側(cè)饋矩形微帶天線

1、關(guān)于設(shè)計側(cè)饋矩形微帶天線第一頁，共26頁幻燈片一、設(shè)計步驟：一、設(shè)計步驟：1 1、計算天線尺寸、計算天線尺寸 由設(shè)計要求可知：由設(shè)計要求可知：f0=2.45GHz，r=4.4，h=1.6mm1/2111213.7322rrehW /0.2640.30.4120.750.258/0.8eeWhLhmmWh 1/20237.2621rcWmmf0230.212ecLLmmf 輻射貼片寬度輻射貼片寬度輻射貼片長度輻射貼片長度有效介電常數(shù)有效介電常數(shù)等效縫隙寬度等效縫隙寬度第二頁，共26頁幻燈片一、設(shè)計步驟：一、設(shè)計步驟：2 2、阻抗匹配、阻抗匹配 220201sin (cos )sin1202k W

2、Gtgd 00eTkLBZ22222002cos ()sin ()sin(2)inTTGBBYGzzzYY Z Z為饋電點到天線邊緣拐點處的距離，為饋電點到天線邊緣拐點處的距離，是介質(zhì)是介質(zhì) 中的相位常數(shù)中的相位常數(shù)001TTYZ20021,1cos ()inTTGGBYYYz 其中其中側(cè)饋矩形微帶天線輸入阻抗計算公式Z ZT0T0是把天線視作傳輸線時的特性阻抗是把天線視作傳輸線時的特性阻抗輻射電導(dǎo)等效電納輸入導(dǎo)納第三頁，共26頁幻燈片一、設(shè)計步驟：一、設(shè)計步驟：2 2、阻抗匹配、阻抗匹配 2cos ()2LinzZZGLWw1w2l11050 130LZZ Z115.854glmm0063.

3、4geecmmf第四頁，共26頁幻燈片一、設(shè)計步驟：一、設(shè)計步驟：3 3、介質(zhì)板尺寸、介質(zhì)板尺寸 LGWGggLLGWWG2 . 02 . 0在低頻段工作時，在低頻段工作時，WG和和LG應(yīng)盡可能?。槭裁磻?yīng)盡可能小（為什么？）。實驗表明，沿輻？）。實驗表明，沿輻射元各邊向外延伸射元各邊向外延伸g/10就就可以了可以了測試顯示輻射口徑場集中測試顯示輻射口徑場集中在輻射邊附近很小的區(qū)域在輻射邊附近很小的區(qū)域，介質(zhì)板過多對外延伸對，介質(zhì)板過多對外延伸對這種場沒有明顯影響，這種場沒有明顯影響，背饋時背饋時側(cè)饋時，基片寬度同上，長度要考慮饋線和匹配電路的配置而定側(cè)饋時，基片寬度同上，長度要考慮饋線和匹配

4、電路的配置而定第五頁，共26頁幻燈片二、二、HFSS仿真設(shè)計：仿真設(shè)計：1 1、新建設(shè)計工程、新建設(shè)計工程 第六頁，共26頁幻燈片二、二、HFSS仿真設(shè)計：仿真設(shè)計：2 2、定義設(shè)計變量、定義設(shè)計變量 結(jié)構(gòu)名稱結(jié)構(gòu)參數(shù)名稱變量名稱變量值（mm）輻射貼片長度長度L30.21寬度寬度W37.261/4波長阻抗變換器長度長度LM17.45寬度寬度WM1.1650微帶線長度長度LF15寬度寬度WF2.98介質(zhì)基片厚度厚度H1.6長度長度LG1.5*L0+L1+L2寬度寬度WG2*W0第七頁，共26頁幻燈片二、二、HFSS仿真設(shè)計：仿真設(shè)計：2 2、定義設(shè)計變量、定義設(shè)計變量 第八頁，共26頁幻燈片二、

5、二、HFSS仿真設(shè)計：仿真設(shè)計：3 3、設(shè)計建模、設(shè)計建模 介質(zhì)基片的寬度取輻射貼片寬度的介質(zhì)基片的寬度取輻射貼片寬度的2 2倍，長度取倍，長度取1.51.5倍輻射貼片倍輻射貼片長度、長度、1/41/4波長阻抗轉(zhuǎn)換器與波長阻抗轉(zhuǎn)換器與5050歐姆微帶線的長度之和歐姆微帶線的長度之和第九頁，共26頁幻燈片二、二、HFSS仿真設(shè)計：仿真設(shè)計：3 3、設(shè)計建模、設(shè)計建模 介質(zhì)基片介質(zhì)基片輻射貼片輻射貼片波長轉(zhuǎn)換器波長轉(zhuǎn)換器50歐姆傳輸線歐姆傳輸線第十頁，共26頁幻燈片二、二、HFSS仿真設(shè)計：仿真設(shè)計：4 4、設(shè)置邊界條件、設(shè)置邊界條件 輻射邊界表面距輻射體通常不小于輻射邊界表面距輻射體通常不小于1

6、/41/4工作波長，在工作波長，在2.45GHz2.45GHz的工的工作頻率下即為作頻率下即為30mm30mm。第十一頁，共26頁幻燈片二、二、HFSS仿真設(shè)計：仿真設(shè)計：4 4、設(shè)置邊界條件、設(shè)置邊界條件 第十二頁，共26頁幻燈片二、二、HFSS仿真設(shè)計：仿真設(shè)計：5 5、設(shè)置端口激勵、設(shè)置端口激勵 創(chuàng)建一個波端口矩形面，端口平面地面和參考地相接，寬度為創(chuàng)建一個波端口矩形面，端口平面地面和參考地相接，寬度為8 8倍倍5050歐姆傳輸線寬度，高度為歐姆傳輸線寬度，高度為8 8倍介質(zhì)基片厚度。倍介質(zhì)基片厚度。第十三頁，共26頁幻燈片二、二、HFSS仿真設(shè)計：仿真設(shè)計：5 5、設(shè)置端口激勵、設(shè)置端

7、口激勵 第十四頁，共26頁幻燈片二、二、HFSS仿真設(shè)計：仿真設(shè)計：6 6、求解設(shè)置、求解設(shè)置 求解設(shè)置中心工作頻率誤差最大迭代次數(shù)2.45GHzMax(S)0.0220掃頻設(shè)置掃頻方式掃頻范圍掃頻間隔Fast1.5GHz3.5GHz0.01GHz第十五頁，共26頁幻燈片二、二、HFSS仿真設(shè)計：仿真設(shè)計：6 6、求解設(shè)置、求解設(shè)置 第十六頁，共26頁幻燈片二、二、HFSS仿真設(shè)計：仿真設(shè)計：6 6、求解設(shè)置、求解設(shè)置 第十七頁，共26頁幻燈片二、二、HFSS仿真設(shè)計：仿真設(shè)計：7 7、檢查和計算、檢查和計算 警告是因為輻射邊界的底面和介質(zhì)基片的底面（理想導(dǎo)體邊界）警告是因為輻射邊界的底面和介

8、質(zhì)基片的底面（理想導(dǎo)體邊界）重合而產(chǎn)生的，但設(shè)計符合要求，可以忽略。重合而產(chǎn)生的，但設(shè)計符合要求，可以忽略。第十八頁，共26頁幻燈片二、二、HFSS仿真設(shè)計：仿真設(shè)計：8 8、查看天線的諧振頻率、查看天線的諧振頻率 從分析上看，天線的諧振頻率落在了從分析上看，天線的諧振頻率落在了2.26GHz2.26GHz，而我們的設(shè)計要求，而我們的設(shè)計要求是是2.45GHz2.45GHz，所以要通過優(yōu)化設(shè)計，使天線的諧振頻率落到，所以要通過優(yōu)化設(shè)計，使天線的諧振頻率落到2.45GHz2.45GHz上上xym2.26GHz-19.97dBm第十九頁，共26頁幻燈片二、二、HFSS仿真設(shè)計：仿真設(shè)計：9 9、參

9、掃尋找諧振頻率、參掃尋找諧振頻率 第二十頁，共26頁幻燈片二、二、HFSS仿真設(shè)計：仿真設(shè)計：9 9、參掃尋找諧振頻率、參掃尋找諧振頻率 從分析上看，天線的諧振頻率隨從分析上看，天線的諧振頻率隨L0L0的增加而降低，當?shù)脑黾佣档?，當L0=28mmL0=28mm時諧時諧振頻率約為振頻率約為2.43GHz2.43GHz（S11=-19.57dBS11=-19.57dB），更精確的數(shù)值），更精確的數(shù)值L0=27.95mmL0=27.95mm第二十一頁，共26頁幻燈片二、二、HFSS仿真設(shè)計：仿真設(shè)計：1010、獲得最佳匹配性能、獲得最佳匹配性能 W1 W1進行參掃，范圍進行參掃，范圍0.9mm0.

10、9mm 1.4mm(間隔間隔0.1mm)。從結(jié)果圖看，天。從結(jié)果圖看，天線的諧振頻率不隨線的諧振頻率不隨W1W1的改變，當?shù)母淖?，當W1=1mmW1=1mm時時2.45GHz2.45GHz頻點的頻點的S11=-S11=-34.64dB34.64dB最小。最小。第二十二頁，共26頁幻燈片二、二、HFSS仿真設(shè)計：仿真設(shè)計：1111、查看最終天線的性能、查看最終天線的性能 從前面的分析結(jié)果可知，當從前面的分析結(jié)果可知，當L0=27.95mmL0=27.95mm，W1=1mmW1=1mm時，天線達到最時，天線達到最佳性能。下面計算最佳性能時天線的各項性能參數(shù)。佳性能。下面計算最佳性能時天線的各項性能參數(shù)。xym2.45GHz-34.64dBm第二十三頁，共26頁幻燈片二、二、HFSS仿真設(shè)計：仿真設(shè)計：1111、查看最終天線的性能、查看最終天線的性能 NameFreqmagAngRXVSWRm2.45GHz0.018100.70.994+j0.0361.037m