Y: 97.26mm Z: 31.6mm X12.8mm :X: 90.45mm Y:23.84mm
图3端口平面、辐射边界尺寸图
(5)介质基片尺寸如下:
X:74.45mm Z:1.6mm
Y:74.52mm 图4 介质基片尺寸
三、优化方案:
优化设计就是HFSS在一定的约束条件下根据特定的优化算法对设计的某些参数进行调整。从而在所有可能的变化中寻找一个满足设计要求的值。
由于我们设计的是2.45GHZ的微波天线,刚开始仿真出来的频率是小于这个值的,所以针对这个问题进行了优化。
1、优化步骤如下:
初始设计——>添加优化变量——>添加优化设计项——>运行优化分析 以下是我们所做天线的全部可以添加为优化变量的变量。我们添加的优化变量是L0和1/4波长阻抗转换器的宽度W1
图5
2、优化算法的种类:
优化算法共有5种:非线性顺序编程算法、混合整数非线性顺序编程算法、拟牛顿法、模式搜索法、遗传算法。用得较多的是非线性顺序编程算法和拟牛顿法。我们选择的优化算法是拟牛顿法。
以下是优化后,不同L0的对应的S11曲线,从图上可以看出随着L0的增加频率是降低的。且L0为28mm的时候得到的波形频率最接近2.45GHz
图6 不同L0的对应的S11曲线图
以下是L0为28mm时不同W1对应的S11曲线。可以看出改变1/4波长阻
抗转换器的宽度W1是不会影响频率的。但是在W1为1mm时对应的S11最小。
图7 不同W1对应的S11曲线图
S11的Smith圆周结果:
图8 Smith圆周结果
四.结果与讨论 1、 S参数
S12为反向传输系数,也就是隔离。S21为正向传输系数,也就是增益。S11
为输入反射系数,也就是输入回波损耗,S22为输出反射系数,也就是输出回波损耗【1】。这些参数是天线设计中需要关注的重要参数,初次设计的S11参数如下图所示:
图9 初次S11的扫描分析结果
这次设计的结果得到的谐振频率为2.27GHZ,这与我们所需的2.45GHZ还有一定距离,所以我们对相关的参数进行了分析和实验,得到了所需的谐振频率。修改过后,得到了如下图:
图10 最终S11的扫描分析结果
由上图结果可知,天线的谐振频率落在2.45GHZ上,这与我们预期的效果一致。
2、 方向图
天线的辐射场在固定距离上随球坐标系的角指标
分布的图形被称为天
线的辐射方向图或辐射波瓣图,简称方向图。方向图通常是在远区确定的。用辐射场表示的方向图称为场强方向图,用辐射功率密度表示的方向图称为功率方向图,用相位表示的方向图称为方向图[3]。以下图为天线在xz和yz截面上的增益方向图:

