PIFA天線的課設(shè)報告

學(xué)綜合課程設(shè)計倒F線）計班

級學(xué)學(xué)姓名xxxxxx指導(dǎo)教師課程設(shè)任務(wù)書課程設(shè)計的內(nèi)容及要求：、說個單頻天線（如一所利用軟件，設(shè)計天線工作于頻段，對于工作頻來號上行頻范圍為行率圍為925MHz~960MHz。圖一天線基結(jié)構(gòu)二求掌倒天實天為MHz，回波損耗小于10dB的帶寬大于80MHz根據(jù)設(shè)計求推導(dǎo)出GSM900單頻天線的所需各性能數(shù)值；4．寫出利用HFSS軟件建平面倒天線模型的過程。三求．用HFSS軟進行仿真計算利用HFSS的數(shù)據(jù)后處理功能分別查看平面倒F天線的以下分析結(jié)果平面倒天線的高度路金屬片的寬度和接地平面的大小對線工作頻率和帶寬的影響。、天線設(shè)計李明洋、劉敏、楊放電子工業(yè)出版社，年電磁仿真設(shè)計從入門到精通李明洋、劉敏人民郵電出版社，2013年AnsoftHFSS入門教程與仿真實例馮奎勝、李勁電子工業(yè)版社，年Ansoft在工程磁場中應(yīng)用趙博、張洪亮、等中國水利水出版社，年五績評表評語建或要明問題

成

績指導(dǎo)師字

日期沈陽航空航天大學(xué)綜合課程設(shè)計、述本次課程設(shè)計任務(wù)為用軟件計天線工作于900頻，對于900工作頻段來說，信號上行頻段范圍為MHz，行頻率范圍為925MHz~960MHz，天線工作中心頻率為，回波損耗小于的帶寬大于80MHz。利用計天結(jié)構(gòu)模型，整個天線結(jié)構(gòu)大致以為地面，輻射金屬片，短路金屬片，同軸饋線和泡沫支架部。接地面，輻射金片金都接下高定PIFA天線帶寬的一個重要因素，為了讓有足夠的帶寬天線的高度在這里取為而短路金屬片的寬度在這里取為天線使用同線饋電同軸線的內(nèi)徑為，徑為。了固定輻射金屬片，讓輻射金屬片和接地平面保持平行，這里我們在輻射金屬片和接地平面之間填充介電常數(shù)較低的Rohacell射頻泡沫。其相對介電常數(shù)。二、基本結(jié)構(gòu)天線是由倒線的來的如圖結(jié)就是倒天，由作垂元短極和加單子端水單組圖中是垂直單，水單3是電，4是地。于倒天有一低阻抗值，它本上是在單子末端加了段水平線的垂直短單極子天，的輸入阻抗乎于短單子天線加上面接的水線的電抗了加射電阻直元的末端附一段倒型線段一變形重為倒天線要在天線間附加任電路下整它幾就使入阻抗有這就是倒倒線IFA

的由。2是最單和型的倒天線模。圖倒線型圖倒天IFA模型沈陽航空航天大學(xué)綜合課程設(shè)計線性的導(dǎo)線輻效并理（射阻增輻電和高射率采用頂加技將部輻線輻平代從形平輻單另一方當?shù)睾途€僅時等的頻布感大而線上分電較，意著線有高的值和較窄的頻帶。根據(jù)電小天線和寬關(guān)增大帶寬的途徑就是降低因此接線饋用具一寬的屬取可增分電和小布感而增大天線帶寬這樣就形成了天，基結(jié)包四部：地面、射體短路屬（地和同線其典結(jié)如圖3所示其中接地平可以作反面輻射體與地面行金片短路屬用連輻體和地面同軸線于號輸。圖3PIFA天線本結(jié)構(gòu)三論據(jù)以上近似模型有不文獻中對天線進行近似分析并到很有指的結(jié)假設(shè)分析采用典型的天線基本其射體形銅片的度（度（W）和線的中率。線的頻以近關(guān)系：?0=

c4(?+?)其中是中這矩形輻射體PIFA線長寬和近似等于。2.輻體接面高度對天的作帶寬，寬著的增加增加PIFA線中帶寬作用的結(jié)構(gòu)就是天線中H不于，大于，低于。沈陽航空航天大學(xué)綜合課程設(shè)計接地片的寬度也對帶寬產(chǎn)生影響增加接地片的寬度將增加帶寬降低接地片的寬度將降低帶寬。改變饋電點的位置可以改變輸入阻抗此可以通過改變饋點的位置實現(xiàn)頻率調(diào)諧。但是這種方法往現(xiàn)。5.PIFA天的。天線接地面的大小會受天線輻射尺的響在機計，GSM頻段最接地面的小大致為×120mm段最優(yōu)地大大為40×80mm，如接面尺寸微離最優(yōu)尺寸，會帶略下。四計與1軟介和真程件紹仿流是美國Ansoft公司開發(fā)全波維磁仿軟該軟采限元，算果確靠是界公的三磁設(shè)和析工標。采準的圖用界簡直自化設(shè)流程學(xué)易用穩(wěn)成自分，結(jié)果準。使HFSS，用設(shè)分件準確定置件可計入用設(shè)結(jié)圖為戶使面。圖HFSS用使界圖大三維磁軟設(shè)計的方用HFSS可以仿真析和計算，維三維場和場射方圖天線的方、、比半率波寬、輸入阻、電波比S以電分。沈陽航空航天大學(xué)綜合課程設(shè)計使用軟件進行設(shè)計計流圖所示用：圖天設(shè)流程（1）設(shè)計求解類型。HFSS中共有三種求解類型，是模式驅(qū)動求解DrivenModal）端驅(qū)動求解）模求解）。使用天線設(shè)計時通常選擇模式驅(qū)（DrivenModal解類型或終端DrivenTerminal求解類型。，驅(qū)動求解類型是根據(jù)導(dǎo)波模式的入射和反射功率算S參數(shù)陣解終端動解型根據(jù)輸終端電壓電流來算S參數(shù)矩解。（2）創(chuàng)線結(jié)構(gòu)型。軟件提易建環(huán)從各結(jié)括置結(jié)配的材質(zhì)。另外，HFSS也可等第三方件創(chuàng)建結(jié)構(gòu)型另為方便續(xù)參數(shù)掃分析和設(shè)計以為了夠方便更改計模的結(jié)構(gòu)寸建模時可以義一列的量來示模的物尺寸。（3）設(shè)置界條。確正置正用、真算出確結(jié)的前提。靈活地用界件還可以好地型中義了種邊界條件類型分別為理導(dǎo)邊條件（PerfectE）邊界條件PerfectH）有導(dǎo)邊條件Conductivity）邊界條件Radiation）邊條件（）邊界條件沈陽航空航天大學(xué)綜合課程設(shè)計（Impedance）RLC邊界條件（LumpedRLC）限地平面InfiniteGroundPlane）從界條MasterandSlave）想匹PML）和分層阻邊界條件LayeredImpedance）設(shè)計中，最常用到的邊界條理導(dǎo)體邊界件（PerfectE）邊界條（FiniteConductivity）邊條Radiation和理匹（PML）HFSS中背相觸表以材都默設(shè)為想體Perfect）為了擬限的由間在用進行線計時，必須把與背景相接觸的表設(shè)置為輻射界條件或理匹層PML邊HFSS會（4設(shè)在勵是這種激源可是電場、壓源流源或者源。中定義了多種激勵方式主要有端口（WavePort）集總端口激（）端口激（）入射波激勵（Incident）電壓源激勵（Source）流源激勵（CurrentSource）和磁偏激勵（Magnetic）必須通過傳輸或者波導(dǎo)傳輸號，天線與傳線或者波導(dǎo)的連接處可以做是端口平面天設(shè)計中端口平面的激勵方多設(shè)置為波端口激勵或者集端口激勵其如果端口平面與背景接觸激方式需要設(shè)置為波端口激如果端口面在模型內(nèi)部激勵方則需要設(shè)置為集總端口激勵。（5）設(shè)置求解參。HFSS軟件用分，用設(shè)，成精確、有效的網(wǎng)格來分析物體模型的電磁的求解參數(shù)解自應(yīng)格剖分的最大數(shù)差如果需要行分析需要設(shè)置型。（6）求解分析。上成線型設(shè)置了邊界條激勵式和求解參數(shù)，可求解分析行計算。計算由HFSS軟件自動成要戶。分析成，果果，需設(shè)置求解參數(shù)；如果果，則計算果到設(shè)定的精要。（7）看求解果。求解分析成數(shù)據(jù)處分可以HFSS分析的線的數(shù)，、壓輸阻、線和電流如計算天計成了線沈陽航空航天大學(xué)綜合課程設(shè)計HFSS8Optimetrics2.GSM900PIFA

GSM900GSM900920MHz80MHzHFSSPIFA定一因素讓有在這里取10mm在里電徑0.25mm外徑固定讓持里們在之間填充介電常較低Rohacell相電=1.06r6(a)PIFAHFSS立體沈陽航空航天大學(xué)綜合課程設(shè)計圖PIFA天線的計模型視圖為了便更改型的大小及后續(xù)參數(shù)分析，即析天結(jié)參數(shù)變對線能影，創(chuàng)建線的的計模型時，我們需定義系列變量表示線的結(jié)構(gòu)圖上標了部變量表示的含義表示為在設(shè)計中定義的變量名變量代表結(jié)構(gòu)參數(shù)以及變量的初始。表變數(shù)據(jù)表變量義

變量名

變量始值天線度H10mm輻射屬片度L155mm輻射金屬寬度W1接地平面點x坐Xg接地平面點y坐Yg5mm接地平面度Lg接地平面度Wg同軸饋的軸圓坐標XfW1/2同軸饋的軸圓坐標Yf5mm短路金屬到輻射屬片上邊緣的距離Xs0短路金屬的寬度SW6mm同軸饋內(nèi)芯半徑r1同軸饋外徑r2沈陽航空航天大學(xué)綜合課程設(shè)計、HFSS析求，件頻天線在面表列出的參數(shù)進行仿真得到此天線的諧振頻率，輸入阻抗，方向圖，射金屬片表面的電流分布1.天線的諧振率到諧圖所示從結(jié)果報告中可以看出，線的諧振頻約為，帶寬約為101MHZ(876MHZ-977MHZ),即相對寬約為。滿足GSM900頻段800MHZ-960MHZ的作要求。圖回波損耗頻結(jié)果2.線的輸入阻抗從結(jié)報告中以看出在中頻率時，天阻抗43-j10Ω圖入抗結(jié)報告沈陽航空航天大學(xué)綜合課程設(shè)計3.Smith圓圖顯示的天線歸一化輸入阻抗結(jié)果報告圖圖Smith圓圖顯示的歸一化入阻抗結(jié)果報告圖4.線的方向圖分查看設(shè)計的線的和截的總增方向圖。圖的仿真結(jié)果中以看出設(shè)計的天線在輻金屬片正上方益最大，大增益約為背，遠向里輻射金屬片正上方的增益約3.45dB正下方的增益只有0.45dB。因可低值。對于SAR手機用。圖天向圖沈陽航空航天大學(xué)綜合課程設(shè)計5.輻射金屬片表面電流分布圖流結(jié)果雖當前設(shè)的雙頻機天線初始結(jié)已經(jīng)達了性能求，數(shù)時候天設(shè)計不可一步位的，就需要我們據(jù)所的天理論識，調(diào)整天的結(jié)參數(shù)后再由仿真析出能夠設(shè)計求的構(gòu)參數(shù)值。工作頻率和帶寬是天線兩個要參數(shù)，在文，我們主要分析該天線的高度H延長度t對天工作率和寬的影。6.高度H對該PIFA線工作頻率和寬的影為研究線高度H對天線性能的影我們添線的高量H為掃描變量他數(shù)如表所給的不變使用掃描功仿真分給變量H在范內(nèi)變時線諧頻率帶寬變化。圖顯示的是同高度H對應(yīng)S11掃頻曲的仿結(jié)果。圖不H應(yīng)的掃曲線對于PIFA天，根據(jù)上參數(shù)掃分析結(jié)果可以得的結(jié)是，在其他參數(shù)保持不變的情下天線隨著天高度增加，工頻率逐漸降低，帶寬逐漸大。10沈陽航空航天大學(xué)綜合課程設(shè)計7.短路金屬片的寬度對天線工作頻率和帶寬的影響添加天線短路金屬片寬度變量為掃描變量用參數(shù)掃描分析功能仿真分析給出當變量在4mm--8mm圍內(nèi)變化時線諧振頻率和帶寬的變化，如下圖所示圖不同屬地寬）對應(yīng)的曲線從參數(shù)掃描分析結(jié)果中可以看出，接地金屬片的寬度也會影響天的工作頻率和寬度越小即接地金屬片越窄，PIFA天線工作頻率越低，帶寬越窄。8.接地平面大小對天工作頻率和帶寬的影響添加天線地平面的寬度變量為掃描變量用參數(shù)掃描分析功能仿真分析給出變量在50mm--60mm范內(nèi)化時線諧振頻率和帶寬的變化，如下圖所示圖不同接地平寬度（）對應(yīng)的線圖從數(shù)掃描分析結(jié)果中可以看出，接地平面寬度改變對天線振頻率幾沒響較明顯影PIFA天線帶地平從50mm變到60mm時天的寬逐小。沈陽航空航天大學(xué)綜合課程設(shè)計Ansoft以其優(yōu)良的仿真度可性，捷仿速，方易的操界定成的適網(wǎng)剖技術(shù)為頻構(gòu)設(shè)計的首選工具和行業(yè)標準。使用HFSS軟天線進行了，主完下工1.通過論PIFA天的能指標研狀為仿真分析的指標提了據(jù)。對現(xiàn)在天的性結(jié)進了析應(yīng)用軟對種單頻的天線模型進行仿分和相參工頻的響。本課程練鍛煉了我的實踐動平面倒F天線原理應(yīng)用加心應(yīng)首先的感謝老師以