《HFSS天线设计》第三课总结

木木-153737

微带天线一章总结

        微带天线具有质量轻，体积小，易于与载体共形，易于制作，造价低等优点。
    辐射机理：将微带天线近似一段二分之一波长两端开路的微带传输线，由于微带线厚度远小于波长，所以近似厚度方向电场无变化。宽度W方向电场也没有变化，只在长度L方向电场变化。电场分解为垂直分量和水平分量，垂直分量抵消，水平分量叠加。微带天线的辐射可以等效为两个缝隙天线辐射的二元阵列。
         天线的输入阻抗测量与计算：
1.       用1/2波长（波导波长）50欧姆的微带线作为馈线，1/2波导波长是不会变换负载阻抗（天线终端看成负载），再进行波端口的测量。
2.       根据材料中的公式计算。见附件。
           矩形微带天线的计算公式已经很成熟了。所以相应的软件也有很多。ADK软件是ANSOFT设计的天线辅助设计工具。可以直接计算很多天线模型参数，并能直接导出HFSS模型，参数都是可变的。只是由ADK得到的模型参数和我们自己设置的参数习惯不同。
          4.2 微带天线设计
侧馈微带天线仿真，要求先计算微带天线的各项参数。但是计算出的天线各项参数仅作参考，还要根据实际情况扫描优化。比如当矩形微带天线宽度大于公式求得的宽度时，天线效率高，但是会产生高次模，从而会引起场的畸变。当宽度小于公式求得的宽度时，天线效率相对低。实际情况下天线的空间有限，需要我们在带宽，频点，天线尺寸等指标中折中考虑，介质基片的宽度做不到贴片宽度的两倍，等等。
端口设置情况，《HFSS天线设计》中端口宽度设置为馈线宽度8倍，端口高度设置为基板厚度的8倍。按矩形波端口的设置W>H时宽度应为馈线宽度10倍，相差不大，没有深究。高度为6-10基板厚度。
经过前几次建模，大家对建模已经很熟悉，建模问题不在详细说明。有问题发论坛。只说一些文中需要注意的问题。
在4.2节中出现了警告waring辐射边界和理想电导体边界重叠。HFSS默认后建立的边界会覆盖先建立的边界。所以理想导体边界表现为最终边界条件。此时警告我们可以忽略。在计算模型前，要养成检查模型设计的习惯，观察警告和错误，有些已知的警告可以忽略。
清楚四分之一阻抗变换器的应用。
4.3 同轴馈电矩形微带天线设计
同轴线馈电时，主模TM10工作模式下，馈电点在矩形贴片长度边缘处输入阻抗最高，约为100Ω-400Ω。在宽度方向上改变馈电点的位置输入阻抗变化很小，但是会激励TM1n模，增大交叉极化。在贴片几何中心点，输入阻抗为0，在中心点到边缘有一输入阻抗为50Ω。
同轴线HFSS建模。
仿真天线经常使用同轴线馈电，一般同轴线模型经常使用一下几种设置：
外径4.1\1.5\3 内径1.27\0.45\1.3 介质 2\2.1\1 。内外径都是直径，以上参数计算出同轴线阻抗都是50欧姆。《HFSS天线设计》书中4.3节直接在地板上开直接3mm的孔，而内径1.2mm，阻抗为55欧和50欧姆近似。同轴线内外径取值是无限的，根据介质和天线尺寸可以自己设定，只要使同轴线阻抗等于源阻抗就好。长度一般不影响结果。但是如果同轴线设置的是波端口，要保证HFSS仿真波端口的网格划分成功。
4.4 双频微带天线设计
微带天线实现双频或者多频的方法有很多，最直接的就是在微带天线对角线一点馈电，通过长边和短边对应不同频率实现双频。具体仿真不做说明。
一直有一个问题困扰还未解决。通过微带天线表面开缝引入的谐振，靠近天线本身谐振，此时天线的工作带宽就扩大了。但此时天线的极化是不是变得很复杂，还有通过缝隙引入的谐振为什么效率很低。如果效率真的很低，那么扩大带宽就变得没有意义了吧。求解答，求讨论。
4.5 圆极化矩形微带天线设计
这一章比较重要的内容也许就是圆极化微带天线了，但是由于工作的原因我对圆极化天线了解的又很少。
圆极化天线实现关键是激励起两个极化方式正交的线极化波，当这两个模式的线极化波幅度相等，相位差90度时，就能得到圆极化波的辐射。
在圆极化中，轴比是一项比较重要的指标。
  
第四章也是《HFSS天线设计》第三课，跨度时间比较长。最近真的比较忙。《HFSS天线设计》还有一课，关于倒F天线，呵呵。四课时结束一本书。群里的声音随着暑假的到来，声音渐渐平息。但是也一直有人在默默的前进，比如沙漠中的驴。希望其他的学员也要加油。
最后一课了，加油。


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咖啡不解困

多谢木木，大家加油啦，死磕就是胜利~~

xiniily

顶木木 顶咖啡 学习无止境 好开心啊~

倾倒的油瓶

沙发

xusw2008

学习了，顶个

happydk

RE:《HFSS天线设计》第三课总结

xuexiaolinaa

天哪，从高中开始我都没被表扬过啊，额，，，路还有很长要走，微带天线走着走着就会走到微带缝隙天线上来，微带缝隙天线的宽带特性很吸引人啊。至于圆极化的内容，自己整天都在看圆极化，还是刚刚上路，现在比较郁闷的是耦合馈电的微带缝隙天线。希望下周我能多想明天一些问题，关于缝隙天线，关于耦合馈电的。

hengya0327

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木木-153737

回复第 7 楼 于2013-07-25 16:03:13发表:
天哪，从高中开始我都没被表扬过啊，额，，，路还有很长要走，微带天线走着走着就会走到微带缝隙天线上来，微带缝隙天线的宽带特性很吸引人啊。至于圆极化的内容，自己整天都在看圆极化，还是刚刚上路，现在比较郁闷的是耦合馈电的微带缝隙天线。希望下周我能多想明天一些问题，关于缝隙天线，关于耦合馈电的。


嘿嘿。

lijiqing

感谢分享，认真学习。