双极化微带缝隙方形贴片天线.docVIP

课程设计 报告 方形贴片双极化极化设计 专 业 电磁场与无线技术 班 级 B080228 学生姓名 厉晟 学号 指导教师 黄晓东 开课日期2011年10月10日至2011年10月21日 南京邮电大学电子科学与工程学院 方形贴片双极化天线设计 设计目的 1、学习双极化天线的相关知识，了解双极化产生的原理 2、学习使用HFSS软件，并利用该软件仿真实现圆极化天线 3、通过实验培养我们讲理论应用于实践的能力 二、设计内容 学习双极化天线的相关知识，利用某种形状（矩形或圆形）的贴片，利用HFSS软件仿真实现。 设计要求 1、基本要求：工作中心频率f=3GHz; 端口阻抗=50欧姆； 利用空气（真空）介质（Er=1.0）; S11-10dB, 一种实现方式 2、加分项：匹配隔离度良好（S11-15dB）,采用同轴线馈电，采用某种介质（FR4(Er=4.4)）或者聚四氟乙烯（Er=2.2），采用多种结构天线的实现 设计原理 天线的极化 天线向周围空间辐射电磁波，电磁波由电场和磁场构成，人们规定：电场的方向就是天线极化方向，一般使用的天线为单极化的。下图示出了两种基本的单极化的情况：垂直极化---是最常用的； 天线的双极化 天线的双极化，就是在利用水平极化波和垂直极化波电场和磁场的方向都是相互正交的关系，在同一个贴片天线上加载两个线极化波，并使其隔离度良好，尽量减少相互干扰的程度，一个天线当做两个用。 设计步骤及调试过程 线极化波： 可以在x轴先设计出集总激励的线极化天线，方形。采用介质为2.2的 采用矩形贴片设计，贴片大小w取决于中心频率。W应取3~5（λ/2），而二分之一波长（λ/2）=（c/f）/2.其中c为光速，f=3GHz。可知，贴片尺寸与中心频率成反比。采用单点馈电，馈点在x轴。 依照设计搭好模型，中间介质材料为Rogers RT/duioid 5880(tm),介质Er=2.2 线极化波模型的俯视图如下： 整体概况如下： 确定的合适几个参数： 辐射边界： 材料为真空，因为后期要改使用同轴线馈电，所以用方形不用圆形。 侧视图： 探针的参数： 接地板和介质板大小合适即可，但是要注意确定之后就不能轻易更改，这些看似没用的参数被改后也会影响天线的参数。但是介质板的厚度影响带宽。在一定范围内，介质厚度越大，带宽越大。这次使用的是6mm。 各种材料的情况： 由于做的天线一定要是方形的，便于后面的双极化，所以在调中心频率时贴片两条边的参数同步修改。先取30mm实验： 匹配基本达到了要求，中心频率也在3.0附近，但是偏小，继续调节贴片边长改为14.5： 中心频率有了明显改善，可以再减少一点取14mm： 匹配得到明显的改善，但是中心频率还差0.1Hz。发现中心频率和边长不是严格的正相关。取14.1mm： 线极化天线已经符合要求，但是只有一个馈电，后续的加另一个探针还会影响本来已经调好的参数，所以不再调节，开始加另一个探针。 加好后如图所示，后加的探针和原先的探针参数xy上互换，其他都一样，保持对称。 介质板的数据： 介质板被扣掉的两个部分： 接地板的数据： 接地板被扣掉两个的部分，注意半径要按照同轴线的外导体： 两个探针的情况： 运行后结果如下所示： 隔离度相当好，匹配也符合要求，但是中心频率太大，修改边长为14.3： 中心频率还是偏大，但有了先???的经验，所以调到3.0GHz附近即可，现在加同轴线馈电： 加同轴线时，要注意同轴线的下底面和辐射边界相贴，并且外导体的中间内导体部分要被挖空，介质板也要被挖去内导体的部分。这是加了同轴线馈电后的情况： 加了同轴线各个部分的情况： 影响同轴线匹配的是内外导体半径比，所以不改内导体的半径，只修改外导体的半径，设为1.5mm，此时的探针离贴片中心的距离为7mm： 结果很好。。。。。。隔离匹配都很好，而且完全符合要求。 天线三维辐射图： 天线完成。