搜索微帶縫隙線極化天線的設計及優化
2017-05-09 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
一、仿真模型
圖1 微帶縫隙天線模型
二、具體參數設置
介質層表面添加一個導體貼片,貼片上順著Y軸進行開槽,其中開槽長度為波長的一半,寬度為2cm.導體大小為61*61cm。介質板大小為66*66cm,厚度H=1.6cm參考地大小為66*66cm,同軸饋電內芯半徑r=0.6cm,高度h=1.6cm,坐標為(115,0,0)。信號傳輸端口面半徑r=1.5cm,坐標為(15,0,0),其厚度設置為0。
設置激勵端口,并畫出積分線,起點坐標為(15.6,0,0),dx,dy,dz分別為(0.9,0,0)。
圖2 同軸線饋電原理圖
表面電場向外進行輻射,所以積分線由內圓邊緣像外圓邊緣畫
阻抗計算(銅):阻抗計算公式-------a和b的比值為2.3
公式推導:特性阻抗Z_0=(60/√ε)ln b/a
,其中b為同軸線外半徑,a為同軸線內半徑。當Z_0為50,ε=1時b/a約為2.3。以此作為計算標準,從而來設置天饋參數。
三、設置邊界條件
輻射貼片設置成perfectE
底板(參考地)設置成perfectE
Box(輻射邊界表面)設置成輻射邊界條件rad1,輻射界面與天線距離要大于等于四分之一波長。
材料設置:介質板FR4_epoxy 介電常數為1。
四、極化情況
極化情況:線極化:根據饋電位置的不同,極化情況可以改變
圖3 極化情況
五、仿真結果
當饋電在X或Y軸上時,電場末端軌跡呈現線極化,當饋電在對角線上時天線輻射呈現圓極化。
輻射增益以及方向圖:
圖4 3D方向圖
天線增益為3.280dB
E面方向圖為:
圖5 E面方向圖
軸比AR:
圖6 軸比AR
軸比為無窮大,所以為線極化天線。
天線帶寬:
圖7 S11及帶寬
帶寬為200MHz,相對帶寬為11.8%。
五、數據后處理及天線性能優化
對饋電點位置進行優化,優化后帶寬為1.51GHz-2.24GHz,及730MHz并且呈雙頻點狀態。具體步驟是將饋電點坐標設置為變量L,對L范圍進行掃描,其中start為12cm,stop為18cm,step 為1cm。
結果為:
圖8 參數掃描
圖9
L=14cm帶寬圖
絕對帶寬為730MHz相對帶寬為42.9%
軸比:
圖10
軸比
六、總結
本文章主要對所設計的線極化微帶縫隙天線進行測試,并對其饋電方式和同軸饋電的計算給出方法。運用HFSS掃頻設置對其饋電點進行參數掃描,在一定范圍和指標內尋求最優的饋電位置以使得天線性能達到最好。
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