HFSS双频微带天线设计 .pdfVIP

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一设计容简介

双频工作是微带天线设计的重要课题之一，相关的设计包括使用多层金属片，具槽

孔负载之矩形金属片，具矩形缺口的正方形金属片，具短金负载的金属片，倾斜槽

孔耦合馈入的矩形金属片等。其中，获得双频工作的一种最简单的方法是辐射贴片

的长度对应一个频率谐振，其宽度对应另一个频率谐振，然后从对角线的一角馈电，

就能使同一个辐射贴片工作于两个频率上。其结构如图1所示。

图1

故在这个设计中，L1是表示馈电点长度方向的x坐标的变量，其值为7mm,表

示的中心频率为2.45GHZ，输入阻抗为50欧姆。L2是表示馈电点的y坐标的变量，

其值为10mm,表示的中心频率为1.7GHZ。输入阻抗为50欧姆。

设计模型的中心在坐标原点上，辐射贴片的长度方向是沿着x轴方向，宽度

方向是沿着y方向的。介质基片的大小是辐射贴片的两倍，参考地面辐射贴片使

用理想薄导体。因为使用50欧姆的同轴线馈电，这里使用半径为0.6mm的材质

为pec的圆柱体模型。而与圆柱体相接的参考地面需挖出一个半径为1.5mm的

圆孔，将其作为信号输入输出端口，该端口的激励方式设置为集总端口激励，端

口归一化阻抗为50欧姆。

HFSS仿真设计过程

1.新建工程文件

（1）运行HFSS并新建工程：双击快捷图标，启动HFSS软件。新建一个工程文

件，工程名为Dual_Patch.hfss文件。

（2）设置求解类型：选择hfss→SolutionType,选中DrivenModal,然后点击OK。

（3）设置模型长度：选择Modeler→Units选项设置为mm。点击OK。

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2.添加和定义设计变量

在HFSS→DesignPropertied命令，打开设计属性对话框，然后单击对话框。在

Name文本框中输入第一个变量名称H，在value文本框中输入该变量的初始值

为1.6mm。

使用相同的方法，分别定义变量L0,W0,L1,length，L2。其初始值分别为28mm，

37.26mm,7mm，30mm，10mm点击确定。设计属性对话框如图所示。

3.设计建模

（1）创建介质基片：在主菜单中选择Draw→Box命令，进入创建长方体的状态，

然后三维模型窗口创建任意一个长方体。打开新建长方体属性对话框，把长方体的

名称修改为Substrate,设置材质为FR4_epoxy,设置透明度为0.6.再双击历史树

Substrate下的CreateBox选项，打开Command选项卡，在position文本框中输入顶

点位置坐标为（-L0，-W0，0），在Xsize,Ysize和Zsize文本框中分别输入长方体

的长宽高为2*L0，2*W0，H。如图3-1所示。这时就创建好了名称为Substrate的

介质基片模型。然后按Ctrl＋D全屏显示物体模型。

图3-1介质基片模型

（2）创建辐射贴片：在主菜单中选择Draw→rectangle命令，进入创建矩形面的

状态，然后任意创建一个矩形面。双击Solids节点下的rectangle1选项，打开新建

矩形面属性对话框的Attribute选项卡，把矩形面的名称修改为Patch,设置透明度为

0.4.再双击历史树Substrate下的Createrectangle选项，打开Command选项卡，在

position文本框中输入顶点位置坐标为（-L0/2，-W0/2，H），在Xsize,Ysize文本框

中分别输入矩形面的长宽为L0，W0。如图3-2所示。这时就创建好了名称为patch

辐射贴片模型。然后按CtrlD全屏显示物体。

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图3-2辐射贴片模型

(3)创建参考地：在主菜单中选择Drawrectangle命令，进入创建矩形面的状态，

然后任意创建一个矩形面。双击Solids节点下的rectangle1选项，打开新建矩形面

属性对话框的Attribute选项卡，把矩形面的名称修改为GND,设置透明度为0.4.再

双击历史树Substrate下的Createrectangle选项