24GHz天线设计-仿真报告

微波技术与天线课程设计报告仿真结果课题：2.4GHz天线的设计院系：文正学院电子信息系专业：2012级通信工程姓名：郑富成学号：1217408034指导老师：刘学观日期：2014年12月25日一、设计名称2.4GHz微带贴片天线二、设计目标1.设计2.4GHz的天线，使其在2.4GHz处产生谐振2.回波损耗3.驻波比4.三、设计过程微带天线主要参数如图，w为辐射贴片的宽度，L为长度。L1为馈线的长度，w1为馈线的宽度。1.微带辐射贴片尺寸估算微带辐射贴片的宽度：由相关数据：，f=2.4Ghz,。解得：W0=38.03mm辐射贴片的长度L0一般取。考虑到边缘缩短效应后，实际上的辐射单元长度L0应为：其中为等效辐射缝隙长度，为有效介电常数。带入，，W0=38.03mm得所以L0=29.11mm2.馈电点位置微带线馈电点位置选在辐射贴片的中点，此时馈电点和辐射贴片边缘距离为Z=w/2=19.0153.输入阻抗如果采用微带线馈电方式，馈电点到辐射贴片边缘拐角的距离为z，则微带线的输入导纳近似为：式中：由此，计算出输入阻抗4.阻抗匹配输入阻抗一般不符合微波器件通用的系统，所以在设计微带线馈电矩形微带天线时，可加上一段的阻抗变换器。则阻抗变换器的特性阻抗：借由此可以计算出馈线的宽度由下式及解得：四、参数汇总由以上可以得到各变量的理论值：h/mm80801.1631.253.06291.6五、仿真过程采用如上数据，在HFSS中绘制侧馈微带天线，如图3.1所示：图3.1理论数据建模仿真结果不理想，虽然衰减非常好，但频率偏差大约24MHz。应该能够做得更好对L0从45.1到45.5mm进行扫描，得到图3.2图3.2对扫描结果最终选择radition=58.11mm，是中心频率在2.4GHz。接下来调整radition_l，最终选择radition_l=29.11mm。最终的结果图如图3.3至3.5所示。图3.3最终参数的S11回波损耗从图上可以看出来，回波损耗最低点在2.4GHz上，误差为0.12%，此点的回波损耗为-23.2dB，而在2.4GHz中心频点上的回波损耗为-23.31dB，也基本达到要求，带宽B=2.43-2.31=120MHz四．心得体会HFSS作为模仿仿真高频无缘器件的专门工具，精确度高是其一大优点。在模型的绘制上，HFSS采用AUTOCAD引擎，可以精确的描述任意的立体结构。其次，可以方便地指定介质材料的各项参数。而且，通过对边界条件的定义，可以精确的指定端口，设定放射边界面，以及E、H对称面、PERFECTE、H面等复杂的边界条件。通过HFSS这个软件画出图形，而且是3D效果可以让我们直观地了解天线的形状，结合书本理论知识是我更好的理解微波天线这门课程。