HFSS仿真2×2 線極化矩形微帶貼片天線陣

    微帶天線以其體積小、重量輕、低剖面等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在通信、衛(wèi)星電視接收、雷達(dá)、遙 感等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，它一般工作在100MHz-100GHz 寬廣頻域的無線電設(shè)備中，而矩形微帶天線是微帶天線最常用的輻射單元，它是一種諧振型天線，通常在諧振頻率附近工作。 C 波段是頻率在 4~8GHz 的無線電波，通常的上行頻率范圍為5.925~6.425GHz，下行頻率范圍為 3.7~4.2GHz。雷達(dá)天線具有將電磁波聚成波束的功能，定向地發(fā)射和接收電磁波 。

    本實(shí)驗(yàn)采用 HFSS13.0 設(shè)計(jì)了一款工作于C 波段中心頻率在5.75GHz 的矩形貼片線極化微帶雷達(dá)天線陣列，根據(jù)理論經(jīng)驗(yàn)公式初步計(jì)算出矩形微帶貼片天線的尺寸，然后在HFSS13.0 里建模仿真，根據(jù)仿真結(jié)果反復(fù)調(diào)整天線的尺寸，對天線的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，直到天線的中心頻率為5.75GHz 為止。
 

    1 單個(gè)側(cè)饋貼片天線的仿真

    1.1 矩形貼片天線的設(shè)計(jì)

    介質(zhì)板材為Rogers RT/duroid 5880，其相對介電常數(shù)εr =2.2，厚度 h=2mm，損耗角正切為0.0009。
    在設(shè)計(jì)過程中，我們假設(shè)貼片、微帶線的厚度t與基片厚度相比可以忽略不計(jì)，即t/ h<<0.005，在設(shè)計(jì)過程中，我們令t=0。

    1.2 計(jì)算矩形貼片天線的尺寸

    （1）矩形貼片的寬度

     由 c=3.0×10e8m/s, f =5.75GHz，εr =2.2，可以計(jì)算出矩形微帶天線貼片的寬度W=0.02062m=20.62mm

    （2）有效介電常數(shù)εe

    把 h=2mm，W=20.62mm，εr =2.2 代入，計(jì)算出有效介電常數(shù)εe=2.17

    （3）輻射縫隙的長度

    把h=2mm，W=20.62mm，εe =2.17 代入，可以計(jì)算出天線的輻射縫隙的長度delta_L=1.01mm

    （4）矩形貼片的長度

    把c=3.0×10e8m/s, f =5.75GHz，εr =2.2，delta_L =1.01mm 代入，可計(jì)算出天線矩形貼片的長度L=15.69mm。

    （5）參考地的長度LG 和寬度WG 把 c=3.0×108m/s, f =5.75GHz，εe=2.17 代入，可算出導(dǎo)波波長

λg=35.42mm，LG=22.77mm，WG=27.70mm。

    （6）估算天線的輸入阻抗

    由于介質(zhì)板材Rogers RT/duroid 5880有一定的損耗，所以在計(jì)算微帶天線的輸入阻抗時(shí)，必須考慮介質(zhì)損耗Gd，微帶線造成的銅損忽略不計(jì)。

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