1、同軸饋電矩形微帶天線一、 實驗目的1. 熟悉同軸饋電矩形微帶天線的輻射機理2. 學會估算饋電點的位置二、 實驗原理同軸線饋電的矩形微帶天線結構下圖所示，其輻射貼片尺寸和微帶線饋電的輻射貼片尺寸一致。在阻抗匹配方面，使用同軸線饋電時，在主模TM10工作模式下，饋電點在矩形輻射貼片長度L方向邊緣處（X= L/2)的輸入阻抗最高，約為 100-400。饋電點在寬度w方向的位移對輸入阻抗的影響很小，但在寬度方向上偏 離中心位置時，會激發了TM1n模式，增加天線的交叉極化輻射，因此，寬度方向上饋電 點的位置一般取在中心點（y=0);而在輻射貼片的幾何中心點（x=0，y=0)處的輸 入阻抗則為0，亦即此時

2、無法激發TM10模式。在y=0時，x軸上的阻抗分布下式可以直接近似計算出輸入阻抗為50n時的饋電點的置為：式中：本次設計為中心頻率為2.45GHz的矩形微帶天線，并給出其天線參數。介質 基片采用厚度為1.6mm的FR4環氧樹脂（FR4 Epoxy）板，天線饋電方式選擇50同軸線饋電。天線尺寸的估算：輻射貼片寬度：w=37.26mm輻射貼片長度：L=28mm50匹配點初始位置：L1=7mm模型的中心位于坐標原點，輻射 貼片的長度方向是沿著x軸方向，寬度方向是沿著y軸方向。介質基片的大小是輻射貼片的2倍，參考地和輻射貼片使用理想薄導體來代替，在HFSS中通過給一個二維 平面模型分配理想導體邊界條件

3、的方式來模擬理想薄導體。因為使用50同軸線饋電，所以這里使用半徑為0.6mm、材質為理想導體（pec)的圓柱體模型來模擬同軸饋線的內芯。圓柱體與z軸平行放置，其底面圓心坐標為（L1，0，0)。圓柱體頂部與輻 射貼片相接，底部與參考地相接，則其高度為H。在與圓柱體相接的參考地面上需要 挖出一個半徑為1. 5mm的圓孔，將其作為信號輸入輸出端口，該端口的激勵方式設置 為集總端口激勵，端口歸一化阻抗為50。求解頻率，這里選擇天線的中心頻率2.45GHz，掃頻范圍設置為1.5GHz 3.5GHz，使用快速掃頻。三、 實驗步驟1、 新建設計工程a 運行HFSS并新建工程b 設置求解類型c 設置模型長度單

4、位2、 添加和定義設計變量3、 設計建模a. 創建介質基片b. 創建輻射貼片c. 創建參考地d. 創建同軸線的內芯e. 創建信號傳輸端口面p.創建圓面Porto.使用相減操作在參考地面挖一個圓孔 模型如下：4、 求解設置a. 把輻射貼片Patch和參考地GND設置為理想導體邊界b. 設置輻射邊界條件5、 設置端口激勵因為同軸線饋電端口在設計模型的內部，所以需要使用集總端口激勵。在設計中， 我們可以把端口平面Port設置集總端口激勵，端口阻抗設置為50。6、 求解設置a. 求解頻率和網格剖分設置b. 掃頻設置7、 設計檢查和運行仿真計算8、 查看天線的諧振頻率9、 分析同軸饋電點位置和輸入阻抗的關系a 添加參數掃描分析項b 運行參數掃描分析c 查看分析結果10、 優化設計找到最佳阻抗匹配點11、 查看優化后的天線性能a 查看S11分析結果b 查看S11的Smith圓圖結果c E面和H面的增益方向圖12、 保存設計四、 實驗結果 根據參數設計的模型S11參數2.45GHz處S11隨饋電點變量L1的關系曲線輸入阻抗實部和虛部與L1的關系曲線S11的Smith圓圖五、 實驗總結通過此次實驗，我學會了同軸饋電法，饋電點位置的計算，了解到除了天線尺寸