设计侧馈矩形微带天线

关于设计侧馈矩形微带天线一、设计步骤：1、计算天线尺寸由设计要求可知：f0=2.45GHz，εr=4.4，h=1.6mm辐射贴片宽度辐射贴片长度有效介电常数等效缝隙宽度第2页,共26页，2024年2月25日，星期天一、设计步骤：2、阻抗匹配Z为馈电点到天线边缘拐点处的距离，β是介质中的相位常数其中侧馈矩形微带天线输入阻抗计算公式ZT0是把天线视作传输线时的特性阻抗辐射电导等效电纳输入导纳第3页,共26页，2024年2月25日，星期天一、设计步骤：2、阻抗匹配第4页,共26页，2024年2月25日，星期天一、设计步骤：3、介质板尺寸LGWG在低频段工作时，WG和LG应尽可能小（为什么？）。实验表明，沿辐射元各边向外延伸λg/10就可以了测试显示辐射口径场集中在辐射边附近很小的区域，介质板过多对外延伸对这种场没有明显影响，背馈时侧馈时，基片宽度同上，长度要考虑馈线和匹配电路的配置而定第5页,共26页，2024年2月25日，星期天二、HFSS仿真设计：1、新建设计工程第6页,共26页，2024年2月25日，星期天二、HFSS仿真设计：2、定义设计变量结构名称结构参数名称变量名称变量值（mm）辐射贴片长度L30.21宽度W37.261/4波长阻抗变换器长度LM17.45宽度WM1.1650Ω微带线长度LF15宽度WF2.98介质基片厚度H1.6长度LG1.5*L0+L1+L2宽度WG2*W0第7页,共26页，2024年2月25日，星期天二、HFSS仿真设计：2、定义设计变量第8页,共26页，2024年2月25日，星期天二、HFSS仿真设计：3、设计建模

介质基片的宽度取辐射贴片宽度的2倍，长度取1.5倍辐射贴片长度、1/4波长阻抗转换器与50欧姆微带线的长度之和第9页,共26页，2024年2月25日，星期天二、HFSS仿真设计：3、设计建模介质基片辐射贴片¼波长转换器50欧姆传输线第10页,共26页，2024年2月25日，星期天二、HFSS仿真设计：4、设置边界条件

辐射边界表面距辐射体通常不小于1/4工作波长，在2.45GHz的工作频率下即为30mm。第11页,共26页，2024年2月25日，星期天二、HFSS仿真设计：4、设置边界条件第12页,共26页，2024年2月25日，星期天二、HFSS仿真设计：5、设置端口激励

创建一个波端口矩形面，端口平面地面和参考地相接，宽度为8倍50欧姆传输线宽度，高度为8倍介质基片厚度。第13页,共26页，2024年2月25日，星期天二、HFSS仿真设计：5、设置端口激励第14页,共26页，2024年2月25日，星期天二、HFSS仿真设计：6、求解设置求解设置中心工作频率误差最大迭代次数2.45GHzMax(△S)<0.0220扫频设置扫频方式扫频范围扫频间隔Fast1.5GHz~3.5GHz0.01GHz第15页,共26页，2024年2月25日，星期天二、HFSS仿真设计：6、求解设置第16页,共26页，2024年2月25日，星期天二、HFSS仿真设计：6、求解设置第17页,共26页，2024年2月25日，星期天二、HFSS仿真设计：7、检查和计算

警告是因为辐射边界的底面和介质基片的底面（理想导体边界）重合而产生的，但设计符合要求，可以忽略。第18页,共26页，2024年2月25日，星期天二、HFSS仿真设计：8、查看天线的谐振频率

从分析上看，天线的谐振频率落在了2.26GHz，而我们的设计要求是2.45GHz，所以要通过优化设计，使天线的谐振频率落到2.45GHz上xym2.26GHz-19.97dBm第19页,共26页，2024年2月25日，星期天二、HFSS仿真设计：9、参扫寻找谐振频率第20页,共26页，2024年2月25日，星期天二、HFSS仿真设计：9、参扫寻找谐振频率

从分析上看，天线的谐振频率随L0的增加而降低，当L0=28mm时谐振频率约为2.43GHz（S11=-19.57dB），更精确的数值L0=27.95mm第21页,共26页，2024年2月25日，星期天二、HFSS仿真设计：10、获得最佳匹配性能W1进行参扫，范围0.9mm~1.4mm(间隔0.1mm)。从结果图看，天线的谐振频率不随W1的改变，当W1=1mm时2.45GHz频点的S11=-34.64dB最小。第22页,共26页，2024年2月25日，星期天二、HFSS仿真设计：11、查看最终天线的性能

从前面的分析结果可知，当L0=27.95mm，W1=1mm时，天线达到最佳性能。下面计算最佳性能时天线的各项性能参数。xym2.45GHz-34.64dBm第23页,共26页，2024年2月25日，星期天二、HFSS仿真设计：11、查看最终天线的性能NameFreqmagAngRXVSWRm2.45GHz0.018100.70.994+j0.0361.037m

从报告的归一化阻抗RX和驻波比VSWR可以看到天线已经达到了很好的匹配状态。第24