设计侧馈矩形微带天线

二、HFSS仿真设计：9、参扫寻找谐振频率
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
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。
w2
w1
l1
W L
一、设计步骤：3、介质板尺寸
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，
WG
在低频段工作时，WG 和LG应尽可能小（为 LG 什么？）。实验表明， 沿辐射元各边向外延伸 λg/10就可以了
背馈时
WG W 0.2g LG L 0.2g
m
了很好的匹配状态。
Name Freq m 2.45GHz
mag 0.018
Ang 100.7
RX 0.994+j0.036
VSWR 1.037
二、HFSS仿真设计：11、查看最终天线的性能
0
2
等效电纳 输入导纳
B k0L e
ZT 0
ZT0是把天线视作传输线时的特性阻抗
Yin

2G
cos2 ( z)

G2 B2 YT20
sin2 (
z)

B YT 0
sin(2
z)

Yin

2G
cos2 (
z)
G YT 0
1,
B YT 0
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
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。
二、HFSS仿真设计：4、设置边界条件
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。
变量值（mm）
30.21 37.26 17.45 1.16
15 2.98 1.6 1.5*L0+L1+L2 2*W0
二、HFSS仿真设计：2、定义设计变量
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
二、HFSS仿真设计：5、设置端口激励
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
2.45GHz
Max(△S)<0.02
20
扫频设置
扫频方式
扫频范围
扫频间隔
Fast
1.5GHz~3.5GHz
0.01GHz
二、HFSS仿真设计：6、求解设置
二、HFSS仿真设计：6、求解设置
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。
二、HFSS仿真设计：8、查看天线的谐振频率
x
y
m 2.26GHz -19.97dB m
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
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。
x
y
m
m 2.45GHz -34.64dB
二、HFSS仿真设计：11、查看最终天线的性能
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
e 0.3
W / h 0.264
0.75mm
e 0.258 W / h 0.8
辐射贴片长度
L c 2L 30.21mm
2 f0 e
一、设计步骤：2、阻抗匹配
侧馈矩形微带天线输入阻抗计算公式
辐射电导
G

1
120
2
sin2 ( k0W cos )tg2 sin d
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
二、HFSS仿真设计：1、新建设计工程
二、HFSS仿真设计：2、定义设计变量
结构名称 辐射贴片 1/4波长阻抗
变换器 50Ω微带线
介质基片
结构参数名称
长度 宽度 长度 宽度 长度 宽度 厚度 长度 宽度
变量名称
L W LM WM LF WF H LG WG
1
其中
YT 0

1 ZT 0
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
一、设计步骤：2、阻抗匹配
ZL

Zin

cos2 (
2G
z)

g
c
f0 e

0 e
63.4mm
Z1 Z0ZL 50130
l1

g
4
15.85mm
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
1/ 2
W

c 2 f0
2

r
1

37.26mm
有效介电常数
e

r 1
2

r 2ຫໍສະໝຸດ 1112h W
1/ 2

3.73
等效缝隙宽度
L 0.412h