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《同軸饋電矩形微帶天線設(shè)計與分析報告 2.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、同軸饋電矩形微帶天線設(shè)計與分析摘要：本文使用HFSS軟件，設(shè)計了一種具有損耗低、穩(wěn)定性好的同軸饋電矩形微帶天線。該新型C波段微帶天線射頻頻率2、45GHz，輸入阻抗50Ω，利用矩形同軸線饋電(RCL)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和微帶天線子矩陣的基本原理和設(shè)計方法，運用HFSS對該天線進行仿真、優(yōu)化，最終得到最佳性能，達到了頻段圍S11小于XXX，尺寸XXX，方向性XXX，達到XXX的設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：HFSS，微帶線，天線請在摘要中寫明該天線的性能，點明創(chuàng)新性或所做的工作重點。1、前言在1953年Deschaps提出微帶天線的理論，經(jīng)過20年多的發(fā)展，Munso
2、n和Howell于20世紀(jì)70年代初期制造了實際的微帶天線。傳統(tǒng)的手工計算設(shè)計天線采用的是嘗試法，設(shè)計和研發(fā)周期長，費用高。隨著計算水平的提高，可以采用成熟的電磁仿真軟件設(shè)計。微帶天線結(jié)構(gòu)簡單,體積小,能與載體共形，能和有源器件、電路等集成為統(tǒng)一的整體，具有體積小、重量輕、低剖面、易于集成和制造等點，在衛(wèi)星通信、衛(wèi)星定位系統(tǒng)等多個領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。已被大量應(yīng)用于100MHz～100GHz寬頻域上的無線電設(shè)備中,特別是在飛行器和地面便攜式設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。微帶天線的特征是:比通常的微波天線有更多的物理參數(shù),可以有任意的幾何形狀和尺寸；能夠提
3、供50Ω輸入阻抗,不需要匹配電路或變換器；比較容易精確制造,可重復(fù)性較好；可通過耦合饋電,天線和RF電路不需要物理連接；較易將發(fā)射和接收信號頻段分開；輻射方向圖具有各向同性。設(shè)計的圓極化微帶天線具有較寬的頻帶或者是雙頻堆疊結(jié)構(gòu)且采用同軸線饋電，一般天線厚度尺寸較大，因此饋電同軸長加大，導(dǎo)電感抗加大，天線的性能隨之惡化。通常，單層厚天線采用L形或T形同軸探針饋電；對于雙層厚天線，通過在層間增加空氣層以改善天線的駐波特性J。這兩種結(jié)構(gòu)給天線的制造帶來了困難，前者需要在介質(zhì)層增加金屬片來實現(xiàn)T形或L形探針饋電，制作不便，增加了制造代價；后者需要在兩層
4、天線中間添加空氣層，由于空氣層厚度對天線性能影響突出，厚度不易控制，因此也不是好的選擇，而同軸饋電矩形微帶電線成為了性能良好的天線選擇之一。本文設(shè)計的同軸饋電矩形微帶天線工作于ISM頻段，其中心頻率為2.45GHz；無線局域網(wǎng)、藍牙等無線網(wǎng)絡(luò)均可工作在該頻段上。選用的介質(zhì)板材為RogersR04003，其相對介電常數(shù)εr=3.38,厚度h=5mm；天線使用同軸線饋電。2．結(jié)構(gòu)模型畫出天線結(jié)構(gòu)示意圖，并標(biāo)明圖中的參數(shù)。圖1XXX天線結(jié)構(gòu)（位置居中）根據(jù)建立的微帶天線模型，利用HFSS軟件進行了性能仿真。經(jīng)過仿真、優(yōu)化后，最終確定的微帶線天參數(shù)見表
5、1。圖4為S參數(shù)仿真曲線。從圖4中可以看出，曲線在2.45GHz左右反射系數(shù)最大，達到-16.745dB，說明在該頻率匹配最佳。從圖4中還可以看出，S曲線開口窄，表現(xiàn)出了微帶天線頻帶窄的特點。3．結(jié)果與討論給出軟件仿真的數(shù)據(jù)結(jié)果（S參數(shù)、方向圖、場分布圖），并進行討論。請寫出計算每種參數(shù)特征所使用的數(shù)學(xué)表達式。圖為S參數(shù)仿真曲線。從圖4中可以看出，曲線在2.45GHz左右反射系數(shù)最大，達到-16.745dB，說明在該頻率匹配最佳。從圖4中還可以看出，S曲線開口窄，表現(xiàn)出了微帶天線頻帶窄的特點圖5.是仿真得到的微帶天線的駐波比特性曲線，在2.45
6、GHz附近VSWR達到最小1.35，小于一般天線要求的2，說明天線的電抗分量較小，天線的匹配效果好，傳輸效率高。圖5VSWR參數(shù)仿真曲線圖6是仿真得到的smith圓圖，可以看出該天線完全滿足設(shè)計要求。在2.448GHz時歸一化阻抗為0.954-j0.254。圖6仿真得到的smith圓圖從圖7可以看出該微帶天線最大輻射方向是微帶貼片的法向方向,即Z軸正向，最大增益為7.54dB。圖8為E面方向圖。圖73D增益方向圖圖8E平面增益方向圖5.結(jié)論討論了微帶天線的設(shè)計原理，根據(jù)天線尺寸的計算公式，分析了不同尺寸參數(shù)對微帶天線的性能影響。設(shè)計了諧振頻率為
7、2.45GHz的微帶天線，利用HFSS軟件建立天線模型，得出了天性特性的仿真曲線，與理論設(shè)計值吻合較好。說明了本設(shè)計的有效性。參考文獻：[1][美]JohnD.Kraus,RonaldJ.Marhefka著，天線[M].電子工業(yè)2004[2]明洋.HFSS電磁仿真軟件應(yīng)用詳解[M].人民郵電2010[3]黃玉蘭.射頻電路理論與設(shè)計[M].人民郵電2008[4]馬小玲,丁丁.寬頻帶微帶天線技術(shù)及其應(yīng)用[M].人民郵電2006[5]莉.天線與電波傳播[M].科學(xué)2009例如：S11=S21=天線方向性系數(shù)=天線增益=4．總結(jié)總結(jié)工作容，此處與摘要不
8、同，需更為詳細。2.微帶貼片天線理論分析圖1是一個簡單的微帶貼片天線的結(jié)構(gòu)，由輻射元、介質(zhì)層和參考地三部分組成。與天線性能相關(guān)的參數(shù)包括輻射元的長度L
