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文档简介
1、精选优质文档-倾情为你奉上同轴馈电矩形微带天线一、 实验目的1. 熟悉同轴馈电矩形微带天线的辐射机理2. 学会估算馈电点的位置二、 实验原理同轴线馈电的矩形微带天线结构下图所示,其辐射贴片尺寸和微带线馈电的辐射贴片尺寸一致。在阻抗匹配方面,使用同轴线馈电时,在主模TM10工作模式下,馈电点在矩形辐射贴片长度L方向边缘处(X= L/2)的输入阻抗最高,约为 100-400。馈电点在宽度w方向的位移对输入阻抗的影响很小,但在宽度方向上偏 离中心位置时,会激发了TM1n模式,增加天线的交叉极化辐射,因此,宽度方向上馈电 点的位置一般取在中心点(y=0);而在辐射贴片的几何中心点(x=0,y=0)处的
2、输 入阻抗则为0,亦即此时无法激发TM10模式。在y=0时,x轴上的阻抗分布下式可以直接近似计算出输入阻抗为50n时的馈电点的置为:式中:本次设计为中心频率为2.45GHz的矩形微带天线,并给出其天线参数。介质 基片采用厚度为1.6mm的FR4环氧树脂(FR4 Epoxy)板,天线馈电方式选择50同轴线馈电。天线尺寸的估算:辐射贴片宽度:w=37.26mm辐射贴片长度:L=28mm50匹配点初始位置:L1=7mm模型的中心位于坐标原点,辐射 贴片的长度方向是沿着x轴方向,宽度方向是沿着y轴方向。介质基片的大小是辐射贴片的2倍,参考地和辐射贴片使用理想薄导体来代替,在HFSS中通过给一个二维 平
3、面模型分配理想导体边界条件的方式来模拟理想薄导体。因为使用50同轴线馈电,所以这里使用半径为0.6mm、材质为理想导体(pec)的圆柱体模型来模拟同轴馈线的内芯。圆柱体与z轴平行放置,其底面圆心坐标为(L1,0,0)。圆柱体顶部与辐 射贴片相接,底部与参考地相接,则其高度为H。在与圆柱体相接的参考地面上需要 挖出一个半径为1. 5mm的圆孔,将其作为信号输入输出端口,该端口的激励方式设置 为集总端口激励,端口归一化阻抗为50。求解频率,这里选择天线的中心频率2.45GHz,扫频范围设置为1.5GHz 3.5GHz,使用快速扫频。三、 实验步骤1、 新建设计工程a 运行HFSS并新建工程b 设置
4、求解类型c 设置模型长度单位2、 添加和定义设计变量3、 设计建模a. 创建介质基片b. 创建辐射贴片c. 创建参考地d. 创建同轴线的内芯e. 创建信号传输端口面p.创建圆面Porto.使用相减操作在参考地面挖一个圆孔 模型如下:4、 求解设置a. 把辐射贴片Patch和参考地GND设置为理想导体边界b. 设置辐射边界条件5、 设置端口激励因为同轴线馈电端口在设计模型的内部,所以需要使用集总端口激励。在设计中, 我们可以把端口平面Port设置集总端口激励,端口阻抗设置为50。6、 求解设置a. 求解频率和网格剖分设置b. 扫频设置7、 设计检查和运行仿真计算8、 查看天线的谐振频率9、 分析同轴馈电点位置和输入阻抗的关系a 添加参数扫描分析项b 运行参数扫描分析c 查看分析结果10、 优化设计找到最佳阻抗匹配点11、 查看优化后的天线性能a 查看S11分析结果b 查看S11的Smith圆图结果c E面和H面的增益方向图12、 保存设计四、 实验结果 根据参数设计的模型S11参数2.45GHz处S11随馈电点变量L1的关系曲线输入阻抗实部和虚部与L1的关系曲线S11的Smith圆图五、 实验总结通过此次实验,我学会了同轴馈电法,馈电点位置的计算,了解到除了天线尺寸对天线有极大的
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