同軸饋電矩形微帶天線

1、同軸饋電矩形微帶天線一、 實驗?zāi)康?. 熟悉同軸饋電矩形微帶天線的輻射機理2. 學(xué)會估算饋電點的位置二、 實驗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，在主模TM10工作模式下，饋電點在矩形輻射貼片長度L方向邊緣處（X= ±L/2)的輸入阻抗最高，約為 100-400。饋電點在寬度w方向的位移對輸入阻抗的影響很小，但在寬度方向上偏 離中心位置時，會激發(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 點的位置一般取在中心點（y=0);而在輻射貼片的幾何中心點（x=0，y=0)處的輸 入阻抗則為

2、0，亦即此時無法激發(fā)TM10模式。在y=0時，x軸上的阻抗分布下式可以直接近似計算出輸入阻抗為50n時的饋電點的置為：式中：本次設(shè)計為中心頻率為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輻射貼片長度：L=28mm50匹配點初始位置：L1=7mm模型的中心位于坐標(biāo)原點，輻射 貼片的長度方向是沿著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)體來代替，在HFSS中通過給一個二維 平面模型分配理想

3、導(dǎo)體邊界條件的方式來模擬理想薄導(dǎo)體。因為使用50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 挖出一個半徑為1. 5mm的圓孔，將其作為信號輸入輸出端口，該端口的激勵方式設(shè)置 為集總端口激勵，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、 實驗步驟1、 新建設(shè)計工程a 運行HFSS并新建工程b 設(shè)置求解類型c 設(shè)

4、置模型長度單位2、 添加和定義設(shè)計變量3、 設(shè)計建模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)置端口激勵因為同軸線饋電端口在設(shè)計模型的內(nèi)部，所以需要使用集總端口激勵。在設(shè)計中， 我們可以把端口平面Port設(shè)置集總端口激勵，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)計檢查和運行仿真計算8、 查看天線的諧振頻率9、 分析同軸饋電點位置和輸入阻抗的關(guān)系a 添加參數(shù)掃描分析項b 運行參數(shù)掃描分析c 查看分析結(jié)果10、 優(yōu)化設(shè)計找到最佳阻抗匹配點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)計四、 實驗結(jié)果 根據(jù)參數(shù)設(shè)計的模型S11參數(shù)2.45GHz處S11隨饋電點變量L1的關(guān)系曲線輸入阻抗實部和虛部與L1的關(guān)系曲線S11的Smith圓圖五、 實驗總結(jié)通過此次實驗，我學(xué)會了同軸饋電法，饋電點位置的計算，了解到除了天線尺寸