10.11 HFSS微帶天線優(yōu)化設(shè)計(jì)

    由圖 10.32 所示的 S11掃頻曲線報(bào)告可知，根據(jù)10.2 節(jié)計(jì)算的尺寸設(shè)計(jì)出的微帶天線諧振頻點(diǎn)在2.35GHz，與期望的中心頻率2.45GHz 相比，存在一定的誤差。所以需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使天線的諧振頻率落在2.45GHz 上。 根據(jù)理論分析可知，矩形微帶天線的諧振頻率由微帶貼片的長度和寬度決定，貼片尺寸越小諧振頻率越高。

    接下來我們首先使用參數(shù)掃描分析功能進(jìn)行參數(shù)掃描分析，分析諧振頻點(diǎn)分別隨著微帶貼片長度 Length 和寬度 Width 的變化關(guān)系；然后進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化微帶貼片長度Length 和寬度Width，使天線的諧振頻率落在 2.45GHz。 

    10.11.1 參數(shù)掃描分析

    為了節(jié)省計(jì)算時(shí)間，在進(jìn)行參數(shù)掃描分析之前，把掃頻設(shè)置項(xiàng)Sweep1 的頻率范圍設(shè)置為2.2～2.8GHz。展開工程樹 Analysis 節(jié)點(diǎn)下的 Setup1 項(xiàng)，雙擊 Setup1 項(xiàng)下的 Sweep1，打開如前面圖 10.29 所示的 Edit Sweep 對話框；在該對話框中，Start、Stop 和Count 項(xiàng)分別輸入 2.2GHz、2.8GHz 和13。

    1．變量 Length 的掃描分析

    （1）右鍵單擊工程樹下的 Optimetrics 節(jié)點(diǎn)，從彈出菜單中選擇【Add 】→【Parametric】 命令，打開 Setup Sweep Analysis 對話框。

    （2）單擊 Setup Sweep Analysis 對話框中的按鈕，打開Add/Edit Sweep 對話框，添加掃描變量 Length。

    （3）在 Add/Edit Sweep 對話框中，Variable 項(xiàng)選擇變量 Length ，掃描方式選擇 LinearStep 單選按鈕，Start、Stop 和 Step 項(xiàng)分別輸入28mm、31mm 和0.5mm，然后單擊按鈕；上述操作完成后，單擊按鈕，關(guān)閉 Add/Edit Sweep 對話框。

   （4）單擊 Setup Sweep Analysis 對話框中的按鈕，完成添加參數(shù)掃描操作，添加 Length 為掃描變量；整個(gè)操作如圖 10.33 所示。完成后，參數(shù)掃描分析名稱會(huì)添加到工程樹 的 Optimetrics 節(jié)點(diǎn)下，默認(rèn)的名稱為 ParametricSetup1。

圖 10.33 添加參數(shù)掃描分析

    （5）右鍵單擊工程樹 Optimetrics 節(jié)點(diǎn)下的 ParametricSetup1 項(xiàng)，從彈出菜單中選擇 【Analyze】，運(yùn)行參數(shù)掃描分析。

    （6）參數(shù)掃描分析完成后，右鍵單擊工程樹下的 Results 節(jié)點(diǎn)，從彈出菜單中選擇【Create  Modal Solution Data Report】→【Rectangular Plot】命令，打開報(bào)告設(shè)置對話框，采用和圖10.29 相同的設(shè)置；然后單擊按鈕生成如圖 10.34 所示的一組 S11曲線報(bào)告圖，每根S11曲線對應(yīng)不同的Length 變量值。

    從圖 10.34 的S11曲線報(bào)告可以看出，當(dāng)微帶貼片的寬度固定時(shí)，微帶天線的諧振頻點(diǎn)隨著微帶貼片長度 Length 的減小而變大。當(dāng)Length=29.5mm 時(shí)，諧振頻點(diǎn)約為 2.45GHz。

圖 10.34 不同 Length 對應(yīng)的 S11曲線圖

    2．變量 Width 掃描分析

    重復(fù)前面的操作，添加 Width 為掃描變量，定義第二個(gè)參數(shù)掃描分析項(xiàng)。其中，在 Add/Edit Sweep 對話框中，Variable 項(xiàng)選擇變量 Width，Start、Stop 和 Step 項(xiàng)分別輸入 39mm、42mm 和 0.5mm。參數(shù)掃描分析完成后，可以生成如圖 10.35 所示的一組 S11曲線報(bào)告圖，每條 S11 曲線對應(yīng)不同的 Width 變量值。

圖 10.35 不同 Width 對應(yīng)的 S11曲線圖

    從圖 10.35 所示的S11曲線報(bào)告中可以看出，當(dāng)微帶貼片長度 Length 固定時(shí)，微帶貼片寬度 Width 的改變對矩形微帶天線諧振頻點(diǎn)的影響很小。

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