HFSS仿真软件完成微带天线设计

一、实验目的

• 通过实际计算与处理，理解微带天线基本理论；
• 学习运用HFSS进行基础的模型仿真。

二、实验原理

2.1 微带天线原理

微带天线原理主要参考钟顺时教授的《微带天线设计与应用》，其PDF版本可在此处下载，故在此不再赘述。

2.2 微带天线尺寸计算

在给定介质层厚度(h)、介电材料的情况下，矩形微带天线的工作频率和辐射元的长度L、辐射元的宽度W相关：

三、实验过程

• 计算相关参数
  本次实验设计的矩形微带天线工作中心频率为2.45GHz，选择Rogers R04003作为介质板材，其相对介电常数为3.33，厚度h=5mm，据此可以计算出：
  • 贴片宽度：W=41.4mm
  • 贴片长度：L=31.0mm
  • 馈电位置：Xf=9.5mm
• 在HFSS仿真软件中构造模型
  • 模型尺寸如上一步计算出来的数据；
  • 模型示意如图：
    

四、实验结果

4.1 优化前S谐振点观察

4.2 查看谐振点与贴片长度L、贴片宽度W之间的关系

4.3 优化结果处的谐振点观察

4.4 优化结果处Smith chart

4.5 优化结果处电压驻波比

4.6 优化结果处图

4.7 优化结果处XOZ平面方向图

4.8 天线设计详细参数

五、实验收获

通过本次的实验，我主要有以下收获：

• 完整的进行了一次实验仿真，加深了对微带天线理论的了解；
• 进一步学习了HFSS仿真软件的使用；
• 初步尝试了优化过程，了解了天线设计的基本方式。