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微波技术与天线_HFSS_微带贴片天线建模仿真

时间:2020-05-03 20:10:02

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微波技术与天线_HFSS_微带贴片天线建模仿真

1. 仿真要求

1、建模仿真微带贴片天线,在介质板无耗的条件下,优化参数,使得中心频率、回波损耗等性能指标满足要求;

中心频率:f0 = 2.45 GHz

回波损耗:S11 ≤ -20dB (2.45 GHz)

回波损耗:S11 ≤ -10dB ∈[2.445GHz,2.455GHz]

2、建模仿真微带贴片天线,在介质板有耗的条件下,查看回波损耗,比较与无耗时的区别,然后调整参数达到匹配效果,查看回波损耗、E面和H面的增益方向图以及三维增益方向图。

2.步骤

1、绘制介质层

设置长LG、宽WG均为75mm,介质厚度1.6mm,材料设置为FR4,并设置为无耗,损耗角正切Loss Tangent=0.

2、绘制微带线

微带线在线计算工具

计算W1

微带天线、微带馈线、微带阻抗变换线厚度均设置为0.035mm,材料设置为copper。尺寸如下图所示:

3、绘制金属地

金属地厚度设置为0.035mm,材料设置为copper。

建模参数如下表所示:

4、添加集总端口激励

在微带馈线和地板之间画一个长方形,选择assign excitation–>Lumped Port绘制积分线。

5、添加空气盒子并设置辐射边界条件

需要注意的是辐射体离盒子要超过四分之一波长,设置好大小后,选择Assign Boundary–>Radiation添加辐射边界条件。建模完成,如下图所示。

俯视图:

6、扫频设置

将Frequency改成2.45GHz,最大迭代次数改为20,频率从2.25GHz到2.65GHz,间隔为0.005GHz,扫描类型选择Fast,如图8所示。(需要注意的是,Step需要设置的小一点,如下图所示)

7、运行仿真并查看结果

查看回波损耗S11曲线是否满足技术指标,若不满足,需要调整W1等参数进行优化以满足技术指标。

8、将介质板改为有耗,重新运行

将上面的HFSS工程复制粘贴到大的project里,并将介质设置为有耗,损耗角正切Loss Tangent=0.02.

9、再次运行仿真并查看结果

查看回波损耗,会发现失配比较厉害,因为介质损耗改变了输入阻抗,需要计算新的W1,如下图所示,调至匹配后,查看回波损耗、E面和H面的增益方向图、三维增益方向图。

3.查看结果

1、任务一:介质板无耗

查看回波损耗

2、任务二:介质板有耗

(1)直接运行查看回波损耗

可以看出,失配严重

(2)根据公式计算出新的W1,运行查看结果

①查看回波损耗

②查看E面和H面的增益方向图

③查看三维增益方向图

***以上仅供参考

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