HFSS微波仿真實驗-實驗報告六合一x

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯HFSS微波仿真實驗-實驗報告六合一x 肇慶學院 2 12 通信 2 2 班 楊桐爍 202124124202 試驗一 T T 形波導的內(nèi)場分析和優(yōu)化設(shè)計 試驗目的 1、 熟識并把握 HFSS 的工作界面、操作步驟及工作流程。 2、 把握 T 型波導功分器的設(shè)計方法、優(yōu)化設(shè)計方法和工作原理。 試驗儀器 1、 裝有 windows 系統(tǒng)的 PC 一臺 2、 HFSS13.0 或更高版本軟件 3、 截圖軟件 T T 形波導的內(nèi)場分析 試驗原理 本試驗所要分析的器件是下圖所示的一個帶有隔片的 T 形波導。其中,波導的端口 1 是信號輸入端口,端口 2 和端口 3

2、是信號輸出端口。正對著端口 1 一側(cè)的波導壁凹進去一塊,相當于在此處放置一個金屬隔片。通過調(diào)整隔片的位置可以調(diào)整在端口 1 傳輸?shù)蕉丝?2,從端口 1 傳輸?shù)蕉丝?3的信號能量大小,以及反射回端口 1 的信號能量大小。 試驗步驟 1、新建工程設(shè)置：運行 HFSS 并新建工程、選擇求解類型、設(shè)置長度單位 2、創(chuàng)建 T 形波導模型：創(chuàng)建長方形模型、設(shè)置波端口源勵、復制長方體、合并長方體、創(chuàng)建隔片 3、分析求解設(shè)置：添加求解設(shè)置、添加掃頻設(shè)置、設(shè)計檢查 4、運行仿真分析 5、查看仿真分析計算結(jié)果 內(nèi)場分析 結(jié)果 1、圖形化顯示 S 參數(shù)計算結(jié)果 圖形化顯示 S 參數(shù)幅度隨頻率變化的曲線 2、查看表面

3、電場分布 8.00 8.25 8.50 8.75 9.00 9.25 9.50 9.75 10.00Freq GHz0.130.250.380.500.630.75Y1TeeModalXY Plot 1ANSOFTCurve Infomag(S(Port1,Port1)Setup1 : Sweep1mag(S(Port1,Port2)Setup1 : Sweep1mag(S(Port1,Port3)Setup1 : Sweep1 表面場分布圖 3、動態(tài)演示場分布圖 T T 形波導的優(yōu)化設(shè)計 試驗原理 利用參數(shù)掃描分析效用。分析在工作頻率為 10GHz 時,T 形波導 3 個端口的信號能量大小隨

4、著隔片位置變量 Offset 的變化關(guān)系。利用 HFSS 的優(yōu)化設(shè)計效用,找出隔片的精確位置,使得在 10GHz 工作頻點,T 形波導商品 3 的輸出功率是端口 2 輸出功率的兩倍。 試驗步驟 1、新建一個優(yōu)化設(shè)計工程 2、參數(shù)掃描分析設(shè)置和仿真分析：添加參數(shù)掃描分析項、定義輸出變量、運行參數(shù)掃描分析 3、優(yōu)化設(shè)計：添加優(yōu)化變量、添加目標函數(shù)、設(shè)置優(yōu)化變量的取值范圍、運行優(yōu)化分析。 試驗結(jié)果 1、創(chuàng)建功率安排隨變量 Offset 變化的關(guān)系圖 輸出變量隨變量 Offset 變化的關(guān)系圖 分析：從上圖所示的圖可以看出,當變量 Offset 值漸漸變大時,即隔片位置向端口 2 移動時,端口 2 的

5、輸出功率漸漸減小,端口 3 的輸出功率漸漸變大；當隔片位置變量 Offset 超過 0.3 英寸時,端口 1 的反射明顯增大,端口 3 的輸出功率開頭減小。因此,在后面的優(yōu)化設(shè)計中,可以設(shè)置變量Offset 優(yōu)化范圍的最大值為 0.3 英寸。同時,在 Offset=0.1 英寸時,端口 3 的輸出功率約為 0.65,端口 2 的輸出功率略大于 0.3,此處端口 3 的輸出功率約為端口 2 輸出功率的兩倍。因此,在優(yōu)化設(shè)計時,可以設(shè)置變量 Offset 的優(yōu)化初始值為 0.1 英寸。另外,變量 Offset 優(yōu)化范圍的最小值可以取 0 英寸。 優(yōu)化設(shè)計結(jié)果 0.00 0.20 0.40 0.60

6、 0.80 1.00Offset in0.000.200.400.600.801.00powerpower range with offset HFSSDesign1 XY Plot 4Curve Infopower11Setup1 : LastAdaptiveFreq="10GHz"power21Setup1 : LastAdaptiveFreq="10GHz"power31Setup1 : LastAdaptiveFreq="10GHz" 試驗總結(jié) 通過本次 HFSS 天線仿真試驗,使我更加真實、貼切的了解天線的原理和用途。生活中

7、我們可以見到各種奇形怪狀的天線,卻不知其意義何在。在這次試驗過程中,我不停的操作、翻閱資料、上網(wǎng)查閱文獻,對天線仿真設(shè)計的各個環(huán)節(jié)有了一個較為清晰的熟悉,對天線的各種參數(shù)也有了詳細的理解,這些東西對以后的相關(guān)學習和討論打下了基礎(chǔ)。 試驗二 S HFSS 仿真對稱振子天線 試驗目的 1、 熟識并把握 HFSS 的工作界面、操作步驟及工作流程。 2、 把握對稱振子天線的設(shè)計方法、優(yōu)化設(shè)計方法和工作原理。 試驗儀器 1、 裝有 windows 系統(tǒng)的 PC 一臺 2、 HFSS13.0 或更高版本軟件 3、 截圖軟件 試驗步驟 1、新建一個優(yōu)化設(shè)計工程 2、參數(shù)掃描分析設(shè)置和仿真分析：添加參數(shù)掃描分

8、析項、定義輸出變量、運行參數(shù)掃描分析 3、優(yōu)化設(shè)計：添加優(yōu)化變量、添加目標函數(shù)、設(shè)置優(yōu)化變量的取值范圍、運行優(yōu)化分析。 試驗數(shù)據(jù) 表 1 對稱振子天線三維體模型 名稱 外形 頂點(x,y,z) (mm) 尺寸(mm) 材料 arm1 圓柱體 (0,0,0.5) radius=$r,height=$l Pec arm2 圓柱體 (0,0,-0.5) radius =$r,height=-$l Pec airbox 長方體 (-$lbd/3-$r,-$lbd/3-$r, -$lbd/3-$l) xsize=2*$lbd/3+2*$r ysize=2*$lbd/3+2*$r zsize=2*$lbd

9、/3+2*$l vacuum 表 2 對稱振子天線二維面模型 名稱 所在面 外形 頂點(mm) 尺寸(mm) 邊界/源 feed xz 矩形 (-$r,0,-0.5) dx=2*$r, dz=1 Lumped port 表 3 變量表 變量名 變量初始值（mm） 變量值（mm） $lbd 100 $l 25 25 (50, 75, 100) $r 1 1 (2, 3, 4) 試驗步驟 0 2 4 6 8 10 12 14Evaluation0.000.130.250.370.500.63Cost 1、新建一個優(yōu)化設(shè)計工程 2、參數(shù)掃描分析設(shè)置和仿真分析：添加參數(shù)掃描分析項、定義輸出變量、運行參

10、數(shù)掃描分析 3、優(yōu)化設(shè)計：添加優(yōu)化變量、添加目標函數(shù)、設(shè)置優(yōu)化變量的取值范圍、運行優(yōu)化分析。 試驗步驟 1.打開 HFSS,新建工程,將工程保存為 dipole。 2 設(shè)置求解類型。 3 設(shè)置單位。 4 畫對稱振子的一支臂,外形為圓柱體,命名為 arm1,材料設(shè)置為抱負導體,半徑設(shè)置為變量$r,臂長設(shè)置為變量$l。 5 畫饋電模型,外形為 zx 面上的矩形,命名為 feed,設(shè)置為 lumped port 激勵方式。 6 畫輻射箱,命名為 airbox,外形為長方體,材料為真空,邊界條件為 radiation。 7 設(shè)置求解頻率 3GHz,掃頻 1-5GHz。 8 檢查及運行計算 9 畫電流分

11、布 10 畫 S 參數(shù)曲線 11 畫阻抗曲線 12 畫方向圖 13 掃描變量$l 試驗結(jié)果 圖 airbox 及天線 圖 振子上電流幅度分布 圖 |S 11 |曲線 圖 24 阻抗曲線 。 圖 29 二分之一波長對稱振子三維增益圖 圖 二分之一波長對稱振子 E 面方向圖 圖 S 參數(shù)隨$r 變化曲線 圖 36 $r=2mm,S 參數(shù)隨$l 變化曲線 圖 39 掃描變量$l 得到的方向圖 試驗三 HFSS 微帶天線仿真設(shè)計 試驗目的 1、 熟識并把握 HFSS 的工作界面、操作步驟及工作流程。 2、 把握微帶天線仿真設(shè)計原理和方法。 試驗儀器 1、 裝有 windows 系統(tǒng)的 PC 一臺 2、

12、 HFSS13.0 或更高版本軟件 3、 截圖軟件 試驗原理 微帶天線的輻射機理實際上是高頻的電磁泄漏。一個微波電路假如不是被導體完全封閉,電路中的不連續(xù)處就會產(chǎn)生電磁輻射。例如微帶電路的開路端,結(jié)構(gòu)尺寸的突變、折彎等不連續(xù)處也會產(chǎn)生電磁輻射（泄漏）。當頻率較低時,這些部分的電尺寸很小,因此電磁泄漏?。坏S著頻率的增高,電尺寸增大,泄漏就大。再經(jīng)過特別設(shè)計,即放大尺寸做成貼片狀,并使其工作在諧振狀態(tài)。輻射就明顯增加,輻射效率就大大提高,而成為有效的天線。 試驗步驟 1、創(chuàng)建微帶天線模型：設(shè)置默認的長度單位、建模相關(guān)選項設(shè)置、添加和定義設(shè)計變量、創(chuàng)建介質(zhì)基片、創(chuàng)建輻射貼片、創(chuàng)建參考地、創(chuàng)建同軸饋

13、線的內(nèi)芯、創(chuàng)建信號傳輸端口面 2、設(shè)置邊界條件和激勵：設(shè)置邊界條件、設(shè)置輻射邊界條件、設(shè)置端口激勵 3、求解設(shè)置：求解頻率和網(wǎng)格剖分設(shè)置、掃頻設(shè)置 4、設(shè)計檢查和運行仿真分析：設(shè)計檢查、運行仿真分析 5、參數(shù)掃描分析：添加參數(shù)掃描分析項、運行參數(shù)掃描分析、查看分析結(jié)果 6、查看仿真分析結(jié)果 試驗結(jié)果 1、查看天線回波損耗 分析：從圖中可以看出設(shè)計的微帶天線諧振頻率在 2.45GHz 四周,且在 2.45GHz 頻點上的回波損耗值為 20.7dB 左右。 2、分析諧振頻率隨輻射貼片長度 L0 的變化關(guān)系 分析：從圖中可以看出,隨著長度L0值的增加,天線的諧振頻率漸漸降低。當L0=27.5mm時,

14、諧振頻率為2.44GHz；當L0=28mm時,諧振頻率為2.48GHz；所以 2.45GHz 諧振頻率對應的 L0 長度介于 27.5mm28.mm。 3、分析諧振頻率隨輻射貼片長度 W0 的變化關(guān)系 分析：從上圖所示分析結(jié)果可以看出,輻射貼片寬度 W0 由 30 mm 變化到 40 mm 時,天線的諧振頻率變化很小,即天線的諧振頻率不隨輻射貼片寬度變化而變化。 試驗總結(jié) 通過本次 HFSS 天線仿真試驗,使我更加真實、貼切的了解天線的原理和用途。生活中我們可以見到各種奇形怪狀的天線,卻不知其意義何在。在這次試驗過程中,我不停的操作、翻閱資料、上網(wǎng)查閱文獻,對天線仿真設(shè)計的各個環(huán)節(jié)有了一個較為

15、清晰的熟悉,對天線的各種參數(shù)也有了詳細的理解,這些東西對以后的相關(guān)學習和討論打下了基礎(chǔ)。 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50Freq GHz-25.00-20.00-15.00-10.00-5.000.00dB(S(1,1)HFSSDesign1XY Plot 1ANSOFTCurve InfodB(S(1,1)Setup1 : Sweep1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50Freq GHz-35.00-30.00-25.00-20.00-15.00-10.00-5.000.00dB(S(

16、1,1)HFSSDesign1XY Plot 2ANSOFTCurve InfodB(S(1,1)Setup1 : SweepL0="26mm"dB(S(1,1)Setup1 : SweepL0="26.5mm"dB(S(1,1)Setup1 : SweepL0="27mm"dB(S(1,1)Setup1 : SweepL0="27.5mm"dB(S(1,1)Setup1 : SweepL0="28mm"dB(S(1,1)Setup1 : SweepL0="28.5mm"1.

17、50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50Freq GHz-40.00-35.00-30.00-25.00-20.00-15.00-10.00-5.000.00dB(S(1,1)HFSSDesign1XY Plot 3ANSOFTCurve InfodB(S(1,1)Setup1 : SweepL0="28mm" W0="30mm"dB(S(1,1)Setup1 : SweepL0="28mm" W0="32mm"dB(S(1,1)Setup1 : SweepL0=&quo

18、t;28mm" W0="34mm"dB(S(1,1)Setup1 : SweepL0="28mm" W0="36mm"dB(S(1,1)Setup1 : SweepL0="28mm" W0="37.26mm"dB(S(1,1)Setup1 : SweepL0="28mm" W0="38mm"dB(S(1,1)Setup1 : SweepL0="28mm" W0="40mm" 試驗四 半波偶極子天線仿真試驗報

19、告 試驗目的 1、學會簡潔搭建天線仿真環(huán)境的方法,主要是熟識日 HFSS 軟件的使用方法 2、了解利用 HFSS 仿真軟件設(shè)計和仿真天線的原理、過程和方法 3、通過天線的仿真,了解天線的主要性能參數(shù),如駐波比特性、smith 圓圖特性、方向圖特性等 4、通過對半波偶極子天線的仿真,學會對其他類型天線仿真的方法 試驗儀器 1、裝有 windows 系統(tǒng)的 PC 一臺 2、HFSS 15.0 3、截圖軟件 試驗原理 首先明白一點:半波偶極子天線就是對稱陣子天線。 2, 對稱振子是中間饋電,其兩臂由兩段等長導線構(gòu)成的振子天線。一臂的導線半徑為。, 長度為 I。兩臂之間的間隙很小,理論上可以忽視不計,

20、所以振子的總長度 L=21。對稱振 子的長度與波長相比擬,本身己可以構(gòu)成有用天線。 3, 在計算天線的輻射場時,經(jīng)過實踐證明天線上的電流可以近似認為是按正弦 律分布。取圖 1 的坐標,并忽視振子損耗,則其電流分布可以表示為: 式中,Im 為天線上波腹點的電流;IC=WC 為相移常數(shù)、依據(jù)正弦分布的特點, 對稱振子的末端為電流的波節(jié)點;電流分布關(guān)于振子的中心店對稱;超過半波長 就會消失反相電流。 4, 在分析計算對稱振子的輻射場時,可以把對稱振子看成是由很多個電流 I(z), 長度為 dz 的電流元件串聯(lián)而成。利用線性媒介中電磁場的疊加原理,對稱振子 的輻射場是這些電流元輻射場之矢量和。 圖 2

21、 對稱振子輻射場的計算 如圖 2 所示,電流元 I(z)所產(chǎn)生的輻射場為 5、方向函數(shù) 試驗步驟 1、設(shè)計變量(以表格的形式列出來) 設(shè)置求解類型為 Driven Model 類型,并設(shè)置長度單位為毫米。提前定義對稱陣子天線的基本參數(shù)并初始化、創(chuàng)建偶極子天線模型,即圓柱形的天線模型。(模型截圖貼在下面) 其中偶極子天線的另外一個臂是通過坐標軸復制來實現(xiàn)的。設(shè)置端口激勵(附以截圖) 半波偶極子天線由中心位置饋電,在偶極子天線中心位置創(chuàng)建一個平行于 YZ 面的矩形面作為激勵端口平面。 4、設(shè)置輻射邊界條件(截圖) 要在 HfSS 中計算分析天線的輻射場,則必需設(shè)置輻射邊界條件。這里創(chuàng)建一個沿 Z

22、軸 放置的圓柱模型,材質(zhì)為空氣。把圓柱體的表面設(shè)置為輻射邊界條件。 外加激勵求解設(shè)置分析的半波偶極子天線的中心頻率在 3G 日 z,同時添加 2.5 G 日:3.5 G 日:頻段內(nèi)的掃頻設(shè)置,掃頻類型為快速掃頻。 6、設(shè)計檢查和運行仿真計算 7、HFSS 天線問題的數(shù)據(jù)后處理(截圖,并做相應的說明) 詳細在試驗結(jié)果中闡釋。 試驗結(jié)果 1、回波損耗 S11 回波損耗回波損耗是電纜鏈路由于阻抗不匹配所產(chǎn)生的反射,是一對線自身的反射,是天線設(shè)計需要關(guān)注的參數(shù)之一。 圖中所示是在 2.5 G 日 z 3.5 G 日 z 頻段內(nèi)的回波損耗,設(shè)計的偶極子天線中心頻率約為 3GHz, S11-10dBd 的

23、相對帶寬 BW= (3.25-2.775) /3*1000/=15.83% 2、電壓駐波比 駐波比,一般指的就是電壓駐波比,是指駐波的電壓峰值與電壓谷值之比。 由圖可以看到在 3G 赫茲四周時,電壓駐波比等于 1,說明此處接近行波,傳輸特性比較抱負。 3, smith 圓圖史密斯圓圖是一種計算阻抗、反射系數(shù)等參量的簡便圖解方法。采納雙線性變換, 將 z 復平面上。實部 r=常數(shù)和虛部 x=常數(shù)兩族正交直線變化為正交圓并與:反射系數(shù)|G|=常數(shù)和虛部 X=常數(shù)套印而成。 從 smith 圓圖可以看到,在中心頻率 3G 赫茲時的歸一化阻抗約為 1,說明端口的阻抗特性匹配良好。 4,輸入阻抗傳輸線、

24、電子電路等的輸入端口所呈現(xiàn)的阻抗。實質(zhì)上是個等效阻抗。只有確定了輸入阻抗,才能進行阻抗匹配。 圖中所示的輸入阻抗分別為實部和虛部,在中心頻率 3G 赫茲時,輸入阻抗比較的抱負,簡單實現(xiàn)匹配。 5、方向圖 方向圖是方向性函數(shù)的圖形表示,他可以形象描繪天線輻射特性隨著空間方向坐標的變化關(guān)系。輻射特性有輻射強度、場強、相位和極化。通常爭論在遠場半徑為常數(shù)的大球面上,天線輻射(或接收)的功率或者場強隨位置方向坐標的變化規(guī)律,并分別稱為功率方向圖和場方向圖。天線方向圖是在遠場區(qū)確定的,所以又叫遠場方向圖。 電場方向圖: 由圖可以看到,電場方向以 Z 軸為對稱軸,在 XOY 平面上電場最強,且沿四周勻稱輻

25、射。但沿著 Z 軸方向電場強度很弱。 磁場方向圖: 磁場方向圖在 XOY 平面上接近一個圓,雖然看上去有些誤差。說明磁場在 XOY 平面上輻射較為勻稱。 三維增益方向圖: 這張圖可以很詳細的看出半波偶極子天線沿著 Z 軸對稱輻射的狀況。 6、其他參數(shù) 利用 HFSS 軟件仿真還可以得到天線在該輻射表面上得最大輻射強度、方向性系數(shù)、最 大強度及其所在方向等參數(shù)。 試驗分析 設(shè)計一個天線,無論是作為放射天線還是接收天線,我們都很關(guān)懷其方向參數(shù)、輸入阻抗參 數(shù)、增益參數(shù)、頻帶寬度等參數(shù)。這里也主要就上訴幾個參數(shù)來爭論半波偶極子天線的優(yōu)缺 點。 1、半波偶極子天線在軸向無輻射 2、半波偶極子天線的輻射

26、與其電長度親密相關(guān)。當電長度小于 0.5 時,波瓣寬度最窄,在 垂直與軸向的平面內(nèi)輻射最強,隨著電長度的增加,開頭消失副瓣,主瓣寬度變寬,最 大輻射方向發(fā)生偏移。 3、半波偶極子天線的輸入阻抗受頻率影響很猛烈,說明寬頻帶時其較難實現(xiàn)負載匹配,所以相對應的頻帶寬度也較窄。 4、在諧振頻率四周時,我們從圖中可以看到,天線的輸入阻抗接近傳輸線的特性阻抗,實現(xiàn)匹配較易,而且在中心頻率四周,電波的傳輸特性也最好,從而可以實現(xiàn)較大效率的功率傳輸。 5、通過對試驗得到結(jié)果的分析,不難發(fā)覺,半波偶極子天線的諸多特性與電長度關(guān)系很大,所以可以通過調(diào)成天線的電長度來實現(xiàn)不同效用和要求的半波偶極子天線應用。 6、最

27、終還要補充一點:半波偶極子的輸入阻抗還與天線的粗細有關(guān)。 試驗總結(jié) 通過本次日SS 天線仿真試驗,使我更加真實、貼切的了解天線的原理和用途。生活中我們可以見到各種奇形怪狀的天線,卻不知其意義何在。在這次試驗過程中,我不停的操作、翻閱資料、上網(wǎng)查閱文獻,對天線仿真設(shè)計的各個環(huán)節(jié)有了一個較為清晰的熟悉,對天線的各種參數(shù)也有了詳細的理解,這些東西對以后的相關(guān)學習和討論打下了基礎(chǔ)。 另外,這次試驗中我感覺較難的部分在與如何通過確定一種詳細天線的參量模型來模擬設(shè)計天線模型,來仿真驗證天線特性。 試驗五 微帶犬線 試驗目的 1、 熟識并把握 HFSS 的工作界面、操作步驟及工作流程。 2、 把握微帶犬線仿

28、真設(shè)計原理和方法。 試驗儀器 1、 裝有 windows 系統(tǒng)的 PC 一臺 2、 HFSS13.0 或更高版本軟件 3、 截圖軟件 試驗原理 微帶犬線的概念首先是由Deschamps于1953年提出來的,它是在一塊厚度遠小于工作波長的介質(zhì)基片的一面敷以金屬輻射片,一面全部敷以金屬薄層作接地板而成。輻射片可以依據(jù)不同的要求設(shè)計成各種外形。微帶天線由于具有質(zhì)量輕、休積小、易于制造等優(yōu)點,現(xiàn)今已經(jīng)廣泛應用于個人無線通信中。 1 1 微帶天線結(jié)構(gòu) 是一個簡潔的微帶貼片天線的結(jié)構(gòu)示意圖,由輻射元、介質(zhì)層和參考地三部分組成。與天線性能相關(guān)的參數(shù)包括輻射元的長度 L,輻射元的寬度W,、介質(zhì)層的厚度 h、介

29、質(zhì)的相對介電常數(shù)拭和損耗正切階次介質(zhì)層的長度 LG 和寬度 WG 假如介質(zhì)基片中的場同時沿寬度和長度方向變化,這時微帶天線應當用輻射貼片周用的 4 個縫隙的輻射來等效。 2 2 微帶天線的饋電 微帶天線有多種饋電方式,如微帶線饋電、同軸線饋電、藕合饋電 C Coupled Feed )和縫 G!饋電(Slot Feed )等,其中最常用的是微帶線饋電和同軸線饋電兩種饋電方式。本章將要設(shè)計的矩形微帶貼片天線采納的是同軸線饋電。 同軸線鎖電又稱為背饋,已是將同軸插座安裝在接地板上,同軸線內(nèi)導體穿過介質(zhì)基片接在輻射貼 l.f:.,如圖 10.3 所示,尋取正確的饋電點的位置就可以獲得良好的匹配。 3

30、 3 矩形微帶天線的特性參數(shù) 1.微帶輻射貼片尺寸估算 設(shè)計微帶大線的第步是選擇合適的介質(zhì)基片,然后再估算出輻射貼片的尺寸。假設(shè)介質(zhì)的介電常數(shù)為Er,對一于工作頻率f的矩形微帶大線,可以用 F 式?jīng)]計出高效率輻射貼片的寬度*,即: 式中,c 是光速。 輻射貼片的長度一般取為兒 12,這里,凡是介質(zhì)內(nèi)的濘波波長,即: 考慮到邊緣縮短效應后,實際_卜的輻射單元長度 L 應為: 式中,se 是有效介電常數(shù),魷是等效輻射縫隙長度,可以分別用下式計算: 2.同軸饋點位置的估算 對于同軸線饋電的微帶貼片天線,在確定了貼片長度 L 和寬度 w 之后,還需要確定同軸線饋點的位置,饋點的位置會影響天線的輸入阻抗

31、。在主模 TM 10 工作模式下,在寬度 w 方向上電場強度不變,因此饋電點在寬度、方向的位移對輸入阻抗的影響很小,但在寬度方向卜偏離中心位置時,會激發(fā)TM 10- 模式,增加天線的交叉極化輻射,因此寬度方向r.饋電點的位置一般取在中心點(y=07饋電點在矩形輻射貼片長度L方向邊緣處(x= L12)的輸入阻抗最高,約為 t Oa 到 400 歐姆之間,而在輻射貼片的幾何中心點(x!0 y=0)處的輸入阻抗則為零,因此在長度 L 方向上,從輻射貼片的幾何中心到兩側(cè)輸入阻抗由零漸漸增大:對于如圖 10.3 所示的同軸線饋電的微帶貼片天線,由下式可以近似 v一算出輸入阻抗為 50 歐姆時的饋電點的位

32、置: 3.輻射場 如前所述,矩形微帶天線可以視作一段長 L 為 iJ2 的低阻抗微帶傳輸線,它的輻射場被認為是由傳輸線兩端開路處的縫隙所形成的。因此,矩形微帶天線可以等效為長 w.寬方、間距為 L 的二元縫隙天線陣。 單個縫隙天線的方向性函數(shù)為: 因此,矩形微帶天線的輻射場只需在單縫隙大線的表達式中乘以二元陣的陣因子就可以了。這樣,矩形微帶天線的方向性函數(shù)可以表示為: 工程設(shè)計中關(guān)懷的多是 F 面（ =90)和 H 面（=90）方向圖,于是由式(10.1.10)可得 E 面的力向性函數(shù)為: 考慮到 kh1 ,則式(4-1-9)可以近似寫為: H 面的方向性函數(shù)為: 4.方向性系數(shù) 依據(jù)方向性系

33、數(shù)的定義,可以給出微帶大線的方向性系數(shù)為: 本章設(shè)計的矩形微帶人線工作于 ISM 頌段,其中心頻率為 2.45GHz;無線局域網(wǎng)( WLAN ),藍牙、ZigBee 等無線網(wǎng)絡(luò)均 1.作在該頻段上。介質(zhì)摧片采納厚度為 1.6mm 的 FIt4 環(huán)氧樹脂(FR4 Epoxy)板,其相對介質(zhì)常數(shù)=4.4,天線使用 50 歐姆同軸線饋電。 下面依據(jù) 10.1 節(jié)給出的推導公式來計算微帶天線的幾何尺寸,包括貼片的長度 L,寬度 W 和同軸線憤點的位置 1. 矩形貼片的寬度 W 把 c=3.Ox108m/s,f0=2.45CrHz, =4.4 代入式(10-1-1)可以計算出微帶天線矩形貼片的寬度, 2

34、.有效介電常數(shù) 把 h=1.6mm, W= 37.26mm, =4.4 代入式(10-1-4 ),可以計算出有效介電常數(shù),即 3.輻射縫隙的長度L 把 h=1.6mm, W=37.26mm, =4.08 代入式( 10-1-5),可以計算出微帶天線輻射縫隙的一長度, 4.矩形貼片的長度L 把 c=3.0x108m/s.f0=2.45GHz,=4.8, L=1.12mm 代入式10-1-3),可以計算出微帶天線 矩形貼片的長度,即 5.同軸線饋點的位置 把=4.4 ,W=37.26mm, L=28.C37mm 代入式(10-1-7)和式10-1-6)計算出 50 歐姆匹配點的 近似位置,即 試驗步驟 1. 新建工程 2. 添加自定義變量 3. 設(shè)計建模 4. 設(shè)置邊界條件 5. 設(shè)置端口激勵 6. 求解設(shè)置 7. 設(shè)計檢查和運行仿真計算 試驗結(jié)果及其截圖: : 1.原試驗結(jié)果 (1)建模完成： （2）.確認設(shè)計,通過 Validation Check： （3）