设计4：圆极化微带天线设计ppt课件.ppt

单馈电圆极化天线实现原理 同轴线的馈电点位于辐射贴片的对角线位置时，可以激发TM10和TM01两个模式如果让辐射贴片的长宽相同，这样激发的两个模式的频率相同、强度相等，而且两个模式电场的相位差为零。若辐射贴片谐振长度Lc，微调谐振长度：L=Lc+aW=Lc-a。前者对应容抗，后者对应感抗，调节a的值，使每一个阻抗实部和虚部相等（B=G），则两阻抗大小相等，相位分别为-45和+45，这就满足了圆极化条件单馈电圆极化天线实现原理W=Lc-aL=Lc+axyhFR4 Epoxydpdpd右旋圆极右旋圆极化馈电点化馈电点左旋圆极左旋圆极化馈电点化馈电点 Kalio和Carver Coffey研究证明，理论上当L/W=1.029即a=0.0142LC时，TM01和TM10两个模式的相位差为90o由实际经验可以得到，此种结构的50馈电点位于贴片对角线上，且馈电点和辐射贴片顶点的距离dp在（0.350.39）d之间。设馈电点到贴片中心距离为L1，则L1在（0.110.15）Lc之间单馈电圆极化天线设计要求类型范围：右旋圆极化GPS接收天线中心频率：1.575GHz波的轴比：小于2.0dB馈电类型：单点馈电介质基片：1.6mm的FR4 Epoxy单馈电圆极化天线设计步骤仿照设计2方法计算谐振频率1.575GHz辐射贴片初始尺寸： L=W=Lc=46.1mm 设置微调长度a=0.0143Lc估算输入阻抗50的同轴馈电点位置： x，y方向距贴片中心均为L1=0.15L=6.9mm使用HFSS仿真参数和优化功能给出谐振频率为1.575GHz贴片天线的实际尺寸和实际馈电位置使用HFSS优化功能求的满足下列要求的贴片尺寸和馈电位置： S11 -20dB，轴比小于1dB单馈电圆极化天线HFSS仿真将设计3的设计文件Dual_Patch.hfss改为CP_Patch.hfss并保存添加并修改设计变量修改端口位置：选中Port和Feed Center Position：-L1，L2，0mm更改求解频率和扫频范围 中心频率：1.575GHz 扫频范围：1.3GHz1.8GHzH1.6mmL0Lc-DeltaW0Lc+DeltaL16.9mmLength50mmL2L1Lc46.1mmDelta0.0143*Lc查看天线的谐振点mf1.53GHzS11-16.89dB 在初始尺寸下的谐振频率为在初始尺寸下的谐振频率为1.53GHz1.53GHz，而设计要求中心频率为，而设计要求中心频率为1.575GHz1.575GHz，因此需要参数扫描分析谐振频率和，因此需要参数扫描分析谐振频率和LcLc的关系的关系查看天线谐振频率和天线尺寸的关系添加参扫添加参扫Lc：范围：范围44mm45.2mm，间隔，间隔0.1mm分析结果：分析结果：谐振频率随谐振频率随Lc的变大而降低的变大而降低 ； 当当Lc在在44.4mm44.5mm之间时，谐振频率在之间时，谐振频率在1.58GHz1.57GHz之间之间查看输入阻抗和馈电位置的关系查看当查看当Lc=44.45mm时的输入阻抗时的输入阻抗 当工作频率为当工作频率为1.575GHz时，输入阻抗为（时，输入阻抗为（32.34+j8.51），要使输入阻抗为要使输入阻抗为50 左右，则左右，则L1的值必须大于初始值的值必须大于初始值6.9mm。实部实部虚部虚部查看输入阻抗和馈电位置的关系添加添加L1的参扫：范围的参扫：范围7.4mm9mm，间隔，间隔0.2mm分析结果：分析结果：输入阻抗随输入阻抗随L1的变大而变大的变大而变大 ； 当当L1=8.8mm时，输入阻抗约为时，输入阻抗约为50优化分析名称名称符号符号范围范围条件条件优化变量优化变量L18mm9mmLc44mm45mm目标函数目标函数dB(S(1,1)Freq=1.575GHz=-20dB(AxialRatioValue)Theta=0Phi=0Freq=1.575GHz=1优化分析优化分析结果优化分析查看天线优化后的性能