設(shè)計(jì)側(cè)饋矩形微帶天線

關(guān)于設(shè)計(jì)側(cè)饋矩形微帶天線第1頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六一、設(shè)計(jì)步驟：1、計(jì)算天線尺寸由設(shè)計(jì)要求可知：f0=2.45GHz，εr=4.4，h=1.6mm輻射貼片寬度輻射貼片長度有效介電常數(shù)等效縫隙寬度第2頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六一、設(shè)計(jì)步驟：2、阻抗匹配Z為饋電點(diǎn)到天線邊緣拐點(diǎn)處的距離，β是介質(zhì)中的相位常數(shù)其中側(cè)饋矩形微帶天線輸入阻抗計(jì)算公式ZT0是把天線視作傳輸線時(shí)的特性阻抗輻射電導(dǎo)等效電納輸入導(dǎo)納第3頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六一、設(shè)計(jì)步驟：2、阻抗匹配第4頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六一、設(shè)計(jì)步驟：3、介質(zhì)板尺寸LGWG在低頻段工作時(shí)，WG和LG應(yīng)盡可能?。槭裁?？）。實(shí)驗(yàn)表明，沿輻射元各邊向外延伸λg/10就可以了測試顯示輻射口徑場集中在輻射邊附近很小的區(qū)域，介質(zhì)板過多對外延伸對這種場沒有明顯影響，背饋時(shí)側(cè)饋時(shí)，基片寬度同上，長度要考慮饋線和匹配電路的配置而定第5頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六二、HFSS仿真設(shè)計(jì)：1、新建設(shè)計(jì)工程第6頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六二、HFSS仿真設(shè)計(jì)：2、定義設(shè)計(jì)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L30.21寬度W37.261/4波長阻抗變換器長度LM17.45寬度WM1.1650Ω微帶線長度LF15寬度WF2.98介質(zhì)基片厚度H1.6長度LG1.5*L0+L1+L2寬度WG2*W0第7頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六二、HFSS仿真設(shè)計(jì)：2、定義設(shè)計(jì)變量第8頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六二、HFSS仿真設(shè)計(jì)：3、設(shè)計(jì)建模

介質(zhì)基片的寬度取輻射貼片寬度的2倍，長度取1.5倍輻射貼片長度、1/4波長阻抗轉(zhuǎn)換器與50歐姆微帶線的長度之和第9頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六二、HFSS仿真設(shè)計(jì)：3、設(shè)計(jì)建模介質(zhì)基片輻射貼片?波長轉(zhuǎn)換器50歐姆傳輸線第10頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六二、HFSS仿真設(shè)計(jì)：4、設(shè)置邊界條件

輻射邊界表面距輻射體通常不小于1/4工作波長，在2.45GHz的工作頻率下即為30mm。第11頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六二、HFSS仿真設(shè)計(jì)：4、設(shè)置邊界條件第12頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六二、HFSS仿真設(shè)計(jì)：5、設(shè)置端口激勵

創(chuàng)建一個(gè)波端口矩形面，端口平面地面和參考地相接，寬度為8倍50歐姆傳輸線寬度，高度為8倍介質(zhì)基片厚度。第13頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六二、HFSS仿真設(shè)計(jì)：5、設(shè)置端口激勵第14頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六二、HFSS仿真設(shè)計(jì)：6、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Fast1.5GHz~3.5GHz0.01GHz第15頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六二、HFSS仿真設(shè)計(jì)：6、求解設(shè)置第16頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六二、HFSS仿真設(shè)計(jì)：6、求解設(shè)置第17頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六二、HFSS仿真設(shè)計(jì)：7、檢查和計(jì)算

警告是因?yàn)檩椛溥吔绲牡酌婧徒橘|(zhì)基片的底面（理想導(dǎo)體邊界）重合而產(chǎn)生的，但設(shè)計(jì)符合要求，可以忽略。第18頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六二、HFSS仿真設(shè)計(jì)：8、查看天線的諧振頻率

從分析上看，天線的諧振頻率落在了2.26GHz，而我們的設(shè)計(jì)要求是2.45GHz，所以要通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，使天線的諧振頻率落到2.45GHz上xym2.26GHz-19.97dBm第19頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六二、HFSS仿真設(shè)計(jì)：9、參掃尋找諧振頻率第20頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六二、HFSS仿真設(shè)計(jì)：9、參掃尋找諧振頻率

從分析上看，天線的諧振頻率隨L0的增加而降低，當(dāng)L0=28mm時(shí)諧振頻率約為2.43GHz（S11=-19.57dB），更精確的數(shù)值L0=27.95mm第21頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六二、HFSS仿真設(shè)計(jì)：10、獲得最佳匹配性能W1進(jìn)行參掃，范圍0.9mm~1.4mm(間隔0.1mm)。從結(jié)果圖看，天線的諧振頻率不隨W1的改變，當(dāng)W1=1mm時(shí)2.45GHz頻點(diǎn)的S11=-34.64dB最小。第22頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六二、HFSS仿真設(shè)計(jì)：11、查看最終天線的性能

從前面的分析結(jié)果可知，當(dāng)L0=27.95mm，W1=1mm時(shí)，天線達(dá)到最佳性能。下面計(jì)算最佳性能時(shí)天線的各項(xiàng)性能參數(shù)。xym2.45GHz-34.64dBm第23頁，共26頁，2023年，2月20日，星期六二、HFSS仿真設(shè)計(jì)：11、查看最終天線的性能NameFreqmagAngRXVSWRm2.45GHz0.018100.70.994+j0.0361.037m

從報(bào)告的歸一化阻抗RX和駐波比VSWR可以看到天