HFSS仿真軟體完成微帶天線設計

• 一、實驗目的
• 二、實驗原理
• • 2.1 微帶天線原理
  • 2.2 微帶天線尺寸計算
• 三、實驗過程
• 四、實驗結果
• • 4.1 優化前S諧振點觀察
  • 4.2 檢視諧振點與貼片長度L、貼片寬度W之間的關系
  • 4.3 優化結果處的諧振點觀察
  • 4.4 優化結果處Smith chart
  • 4.5 優化結果處電壓駐波比
  • 4.6 優化結果處圖
  • 4.7 優化結果處XOZ平面方向圖
  • 4.8 天線設計詳細參數
• 五、實驗收獲

一、實驗目的

• 通過實際計算與處理，了解微帶天線基本理論；
• 學習運用HFSS進行基礎的模型仿真。

二、實驗原理

2.1 微帶天線原理

微帶天線原理主要參考鐘順時教授的《微帶天線設計與應用》，其PDF版本可在此處下載下傳，故在此不再贅述。

2.2 微帶天線尺寸計算

在給定媒體層厚度(h)、介電材料的情況下，矩形微帶天線的工作頻率和輻射元的長度L、輻射元的寬度W相關：

三、實驗過程

• 計算相關參數

  本次實驗設計的矩形微帶天線工作中心頻率為2.45GHz，選擇Rogers R04003作為媒體闆材，其相對介電常數為3.33，厚度h=5mm，據此可以計算出：

  • 貼片寬度：W=41.4mm
  • 貼片長度：L=31.0mm
  • 饋電位置：Xf=9.5mm
• 在HFSS仿真軟體中構造模型
  • 模型尺寸如上一步計算出來的資料；
  • 模型示意如圖：

    

四、實驗結果

4.1 優化前S諧振點觀察

4.2 檢視諧振點與貼片長度L、貼片寬度W之間的關系

4.3 優化結果處的諧振點觀察

4.4 優化結果處Smith chart

4.5 優化結果處電壓駐波比

4.6 優化結果處圖

4.7 優化結果處XOZ平面方向圖

4.8 天線設計詳細參數

五、實驗收獲

通過本次的實驗，我主要有以下收獲：

• 完整的進行了一次實驗仿真，加深了對微帶天線理論的了解；
• 進一步學習了HFSS仿真軟體的使用；
• 初步嘗試了優化過程，了解了天線設計的基本方式。