同轴馈电矩形微带天线.doc

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1、.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100Ω-400Ω。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)处的输入阻抗则为0，亦即此

2、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（FR4Epoxy）板，天线馈电方式选择50Ω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=28mm50Ω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面模型分配理想导

3、体边界条件的方式来模拟理想薄导体。因为使用50Ω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，该端口的激励方式教育资料.设置为集总端口激励，端口归一化阻抗为50Ω。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。一、实验步骤1、新建设计工程a．运行HFSS并新建工程b．设置求

4、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教育资料.a.设置辐射边界条件1、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50Ω。2、求解设置a.求解频率和网格剖分设置教育资料.a.扫频设置1、设计检查和运行仿真计算2、查看天线的谐振频率3、分析同轴馈

5、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．查看分析结果教育资料.1、优化设计找到最佳阻抗匹配点2、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3、保存设计一、实验结果根据参数设计的模型教育资料.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的关系曲线教育资料.S11的Smith圆图一、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影响外，采用同轴馈电时，馈电点的位置对天线也有极大的影响，并且学会通过仿真计算的报告分析

6、天线的各性能，准确的修改天线接够，使其能够达标。教育资料.教育资料.教育资料