2.4GHz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，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：

为长度。1为LL 由相关数据：，f=2.4Ghz, W0=38.03mm

辐射贴片的长度L0一般取的辐射单元长度L0应为：

。考虑到边缘缩短效应后，实际上

。解得：

其中为等效辐射缝隙长度，为有效介电常数。

带入得

，

， W0=38.03mm

所以

L0=29.11mm

2. 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=19.015

3. 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线馈电矩形微带天线时，可加上一段器的特性阻抗：

系统，所以在设计微带的阻抗变换器。则阻抗变换 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：

80

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：

80 1.16 31.25 3.06 29 h/mm 1.6 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、PERFECT E、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。