同軸饋電矩形微帶天線

1、同軸饋電矩形微帶天線一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉同軸饋電矩形微帶天線的輻射機(jī)理2. 學(xué)會(huì)估算饋電點(diǎn)的位置二、 實(shí)驗(yàn)原理同軸線饋電的矩形微帶天線結(jié)構(gòu)下圖所示，其輻射貼片尺寸和微帶線饋電的輻射貼片尺寸一致。在阻抗匹配方面，使用同軸線饋電時(shí)，在主模TM10工作模式下，饋電點(diǎn)在矩形輻射貼片長(zhǎng)度L方向邊緣處（X= ±L/2)的輸入阻抗最高，約為 100-400。饋電點(diǎn)在寬度w方向的位移對(duì)輸入阻抗的影響很小，但在寬度方向上偏 離中心位置時(shí)，會(huì)激發(fā)了TM1n模式，增加天線的交叉極化輻射，因此，寬度方向上饋電 點(diǎn)的位置一般取在中心點(diǎn)（y=0);而在輻射貼片的幾何中心點(diǎn)（x=0，y=0)處的輸 入阻抗則為

2、0，亦即此時(shí)無(wú)法激發(fā)TM10模式。在y=0時(shí)，x軸上的阻抗分布下式可以直接近似計(jì)算出輸入阻抗為50n時(shí)的饋電點(diǎn)的置為：式中：本次設(shè)計(jì)為中心頻率為2.45GHz的矩形微帶天線，并給出其天線參數(shù)。介質(zhì) 基片采用厚度為1.6mm的FR4環(huán)氧樹脂（FR4 Epoxy）板，天線饋電方式選擇50同軸線饋電。天線尺寸的估算：輻射貼片寬度：w=37.26mm輻射貼片長(zhǎng)度：L=28mm50匹配點(diǎn)初始位置：L1=7mm模型的中心位于坐標(biāo)原點(diǎn)，輻射 貼片的長(zhǎng)度方向是沿著x軸方向，寬度方向是沿著y軸方向。介質(zhì)基片的大小是輻射貼片的2倍，參考地和輻射貼片使用理想薄導(dǎo)體來(lái)代替，在HFSS中通過(guò)給一個(gè)二維 平面模型分配理想

3、導(dǎo)體邊界條件的方式來(lái)模擬理想薄導(dǎo)體。因?yàn)槭褂?0同軸線饋電，所以這里使用半徑為0.6mm、材質(zhì)為理想導(dǎo)體（pec)的圓柱體模型來(lái)模擬同軸饋線的內(nèi)芯。圓柱體與z軸平行放置，其底面圓心坐標(biāo)為（L1，0，0)。圓柱體頂部與輻 射貼片相接，底部與參考地相接，則其高度為H。在與圓柱體相接的參考地面上需要 挖出一個(gè)半徑為1. 5mm的圓孔，將其作為信號(hào)輸入輸出端口，該端口的激勵(lì)方式設(shè)置 為集總端口激勵(lì)，端口歸一化阻抗為50。求解頻率，這里選擇天線的中心頻率2.45GHz，掃頻范圍設(shè)置為1.5GHz 3.5GHz，使用快速掃頻。三、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 新建設(shè)計(jì)工程a 運(yùn)行HFSS并新建工程b 設(shè)置求解類型c 設(shè)

4、置模型長(zhǎng)度單位2、 添加和定義設(shè)計(jì)變量3、 設(shè)計(jì)建模a. 創(chuàng)建介質(zhì)基片b. 創(chuàng)建輻射貼片c. 創(chuàng)建參考地d. 創(chuàng)建同軸線的內(nèi)芯e. 創(chuàng)建信號(hào)傳輸端口面p.創(chuàng)建圓面Porto.使用相減操作在參考地面挖一個(gè)圓孔 模型如下：4、 求解設(shè)置a. 把輻射貼片Patch和參考地GND設(shè)置為理想導(dǎo)體邊界b. 設(shè)置輻射邊界條件5、 設(shè)置端口激勵(lì)因?yàn)橥S線饋電端口在設(shè)計(jì)模型的內(nèi)部，所以需要使用集總端口激勵(lì)。在設(shè)計(jì)中， 我們可以把端口平面Port設(shè)置集總端口激勵(lì)，端口阻抗設(shè)置為50。6、 求解設(shè)置a. 求解頻率和網(wǎng)格剖分設(shè)置b. 掃頻設(shè)置7、 設(shè)計(jì)檢查和運(yùn)行仿真計(jì)算8、 查看天線的諧振頻率9、 分析同軸饋電點(diǎn)位置和輸入阻抗的關(guān)系a 添加參數(shù)掃描分析項(xiàng)b 運(yùn)行參數(shù)掃描分析c 查看分析結(jié)果10、 優(yōu)化設(shè)計(jì)找到最佳阻抗匹配點(diǎn)11、 查看優(yōu)化后的天線性能a 查看S11分析結(jié)果b 查看S11的Smith圓圖結(jié)果c E面和H面的增益方向圖12、 保存設(shè)計(jì)四、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 根據(jù)參數(shù)設(shè)計(jì)的模型S11參數(shù)2.45GHz處S11隨饋電點(diǎn)變量L1的關(guān)系曲線輸入阻抗實(shí)部和虛部與L1的關(guān)系曲線S11的Smith圓圖五、 實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過(guò)此次實(shí)驗(yàn)，我學(xué)會(huì)了同軸饋電法，饋電點(diǎn)位置的計(jì)算，了解到除了天線尺寸