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利用特征模理论设计微带天线

闪闪的发卡
可爱的小天鹅
2023-01-01 07:47:59

利用特征模理论设计微带天线

最佳答案
复杂的雪糕
自由的手机
2025-10-14 19:53:45

传统的扩展微带天线带宽的方法包括引入L型探针结构馈线(相当于加入电感实现LC谐振结构),添加寄生单元以及加载超材料结构等。这些方法均增加了天线结构的复杂程度,进而为其工程化应用带来难度。但是,除去上述方法以外,也可以通过激励单天线的各个模达到相同的效果,且设计出的天线具有结构简单(单个贴片、单层介质)、稳定性强、低剖面、宽带(降低Q值)、低损耗(非多层结构)等诸多优点。

要想实现单天线的多模激发,需要在阻抗特性调控和辐射特性调控两个维度进行仿真与设计。在CST中进行特征模仿真时,需要完成天线的贴片布局,以及缝隙和短路柱等,而不需要加入馈电的部分。随后通过观察电流、磁流分布进行进一步优化。要想在指定频带内得到需要的模式,在激励相应模式的同时还需要抑制其他无关模式或将无关模式移至带外。

在贴片上开槽会让模式向高频移动,在贴片上加载短路柱会让模式向低频移动,且短路柱的数量和直径会对仿真结果有显著影响。增加外部贴片大小,模式的强电流将从中心向超表面的边缘移动。馈电点的位置会影响磁流的方向。

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俏皮的身影
秀丽的乌冬面
2025-10-14 19:53:45

微带天线的pcb板馈点位置设计:

1、天线馈点放在pcb板的边缘区域,不能放在pcb板内侧。

2、对于有相近频段的两天线,两天线摆放距离要达到最低频率的1/4波长以外。距离过近时,正交摆放。

怕孤单的哈密瓜
开放的红酒
2025-10-14 19:53:45
ANSYS HFSS 是全波三维电磁场仿真器,它基于自动网格剖分技术的高精度求解技术使得用户可以把更多的精力投入到产品设计,而不用浪费时间在仿真结果的验证上。HFSS 自带了丰富的模型库,可以方便进行建模。

微带天线在一个薄介质基片上,一面附上金属薄层作为接地板,另一面用光刻腐蚀方法制成一定形状的金属贴片,利用微带线或同轴探针对贴片馈电构成的天线。微带天线具有体积小,重量轻,低剖面,能与载体(如飞行器)共形,并且电性能多样,易于得到各种极化,易与有源器件、电路集成,因此应用广泛。

本文主要介绍如何使用ANSYS HFSS的自带模型库进行微带天线仿真。

打开ANSYS Electronics Desktop 2016,点击Project 菜单下的HFSS模块,打开操作界面。

 选择合适的求解模式,针对不同的模型有相应的求解模式,本例微带天线使用终端驱动模式。

设置好驱动模式以后开始建模,在HFSS中可以使用基本的立方体、平面等进行建模,也可以使用自带的模型库进行建模。本例使用HFSS自带的模型库,在Draw菜单下选择微带贴片天线的模型,弹出模型尺寸对话框,可根据设计需要进行相应修改。

可以选择单独的模型,需要设置材料属性、边界条件和激励方式;也可以选择已设置好空气盒子的模型,模型已经设置好材料属性和边界条件和激励方式,不需要用户进行设置,仅需设置仿真条件,大大节约建模时间。最后可在工程树Result节点下,查看结果。

本文展示了如何使用ANSYS HFSS自带模型库中的模型进行微带贴片天线的建模仿真分析的基本操作。

冷静的诺言
包容的机器猫
2025-10-14 19:53:45
1,首先贴片天线主要使用Ansoft

Designer系列软件计算,他不需要像HFSS一样需要设置一些边界条件,而这些边界条件的设置都比较有讲究,一旦设置不好,结果就会不对。

2,用HFSS设计微带贴片天线需要注意一些方面,如:1)要画一个大的BOX,天线在各个方向到BOX边缘的距离都要大于1/4个波长;2)微带激励端口的WAVEPORT的宽要大于微带线宽度的5倍,高度要高于介质厚度5倍。

3,不一定用Deembed功能,可以将馈电线的电长度设计为一个导波长,那么有传输线原理可得,此时馈电端口的阻抗就等于贴片馈电处的阻抗。

怕黑的外套
舒服的毛巾
2025-10-14 19:53:45

微带天线进行工程设计时,要对天线的性能参数(例如方向图、方向性系数、效率、输入阻抗、极化和频带等)预先估算,这将大大提高天线研制的质量和效率,降低研制的成本。这种理论工作的开展,带来了多种分析微带天线的方法,例如传输线、腔模理论、格林函数法、积分方程法和矩量法等。用上述各种方法计算微带天线的方向图,其结果是一致的,特别是主波束。本部分将对一般的矩形微带天线进行分析讨论,为特殊形状要求的微带天线做好理论分析基础。利用传输线模式分析微带天线是比较早期的方法,也较简单,其精确度可以满足一般工程设计要求。以下将用传输线法如图1所示的基本矩形微带天线元为例,说明它的工作原理与主要电参数。

物理模型

传输线方法的基本假设:(1)微带片和接地板构成一般微带传输线,传输准TEM波。波的传输方向决定于馈电点。线段长度取1≈λg/2,λg为准TEM波的波长。场的传输方向是驻波分布,而在其垂直方向(图中的宽度W方向)是常数。(2)传输线的两个开口端(a-a,b-b)等效为两个辐射缝,长为W,宽为h,缝的径场为传输线开口端场强。缝平面看作位于微带片两端的延伸面上,即是将开口面向上折转90度,而开口场强也随之折转。

辐射原理分析

微带天线中有一维的尺寸远远小于波长,因而天线剖面很低(天线薄),有利于共形设计保证优良的空气动力特性。图1所示的长为L,宽为W2的矩形微带天线元可以看作一般的传输线连接两个辐射缝组成。低特性阻抗的传输线是由微带馈线扩展其宽度W1为W2而成,其长度L为半个微带波长,即λg/2。在低阻传输线两端形成两个缝隙(a-a,b-b),那里的电场分解为两个分量,其中En与接地板垂直;另一个与接地板并行,记作E1〃,由于L=λg/2,垂直分量反相,平行分量同相,因此在垂直于辐射源的方向上,水平分量有最大辐射分量,而垂直分量相互抵消。试验表明,电场的水平分量在辐射源的两个端部,各向外延伸一个介质板厚度h的长度内存在。这样就可近似认为微带天线元的辐射等于两个长度为W2,宽度为h,间距为L的裂缝组成的二元阵的辐射。

图2表示其中一个裂缝的几何关系。

图2 单裂缝的坐标关系

裂缝平面与接地面平行,裂缝受水平电场Ey的激励。Ey沿裂缝是均匀分布的(即沿x均匀分布)。裂缝的激励场Ey可以等效为沿x方向的磁流。磁流密度,其中为裂缝面的法向单位矢量(沿z方向)。考虑接地板的反射影响,则源的磁流密度,由于裂缝宽度h<<λ,所诀y沿y方向也是常数,故相应的磁流Im可写为 于是裂缝的辐射就等效为磁流强度Im相同的一系列磁基本阵子沿着x轴排列的连续阵的辐射。将磁基本阵子的辐射场沿裂缝长度W积分,就可以得到其远区辐射场为

微带线特性参数

特性阻抗 ; 传播波长 ; 传播常数

式中εe为等效相对介电常数,εr为介质板介电常数。

空气微带天线特性阻抗Z0

冷傲的百合
魔幻的苗条
2025-10-14 19:53:45
天线的品质因数,一般Q越高,天线的工作带宽越窄,但在工作频率下的s11也越好,损耗越小。Q值的设定要看天线设计的具体要求,如果是带宽大,就要Q值低一些,天线在频点下的工作效果会做一些牺牲。如果是带宽没有要求很大,更注重天线的损耗等等,就要Q值高。总之是一种trade off.

闪闪的月光
体贴的铃铛
2025-10-14 19:53:45
1、陶瓷天线就是放在屏蔽罩里面的,现在的天线设计是非常的小巧,而且陶瓷天线就贴着模块!

2、还是同样一个问题,你没有仔细的找,天线本身就是金属物,也是我们说的导体,而且现在的天线都设计成FPC版,不小心以为还是排线,其实不是的,多了解下就知道啦

精明的爆米花
专一的人生
2025-10-14 19:53:45
首先,

s波段

在2~4GHz,成为带宽的地方是

s11

小于-10dB的地方,打个比方,比如你设计个中心频率在2.4GHz的天线,带宽要100M的话,在2.3~2.5GHz内的s11都要小于-10dB,最小的地方在2.4GHz。增益应该是电场增益,dBi只是相对于全向天线来的

阵列天线

可以去下载书看看,

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