程序员经验分享-hwhale

HFSS - 倒F天线的设计与仿真

2023-05-16

一、倒F天线概述

倒F天线是单极子天线的一种变形结构，其衍变发展的过程可以看成是从1/4波长单极子天线到倒L天线再到倒F天线的过程，如下图所示。首先，将单极子天线进行90°弯曲，就能得到倒L天线，其总长度仍然是约为1/4个波长，单极子天线做这一变形的目的是有效地减少天线的高度。然而对于倒L天线，其上半部分平行于地面，这样在减小高度的同时增加了天线的容性，为了保持天线的谐振特性，我们就需要增加天线的感性，通常是在天线的拐角处增加一个倒L形贴片，贴片的一端通过孔与地面相连，这样就形成如下图 © 所示的形状天线。由于其形状像一个面向地面的字母F，因此将此种类型的天线称为倒F天线。
在这里插入图片描述
倒F天线的结构如下图所示，由长为L的终端开路传输线和长为S的终端短路传输线并联而成。其中，开路端到馈点可以等效成电阻和电容的并联(相当于负载，谐振时开路)，短路端到馈点可以等效成电阻和电感的串联(谐振时短路)。当天线谐振时，电流主要分布在天线的水平部分和对地短路部分，而馈电支路基本无电流分布。
在这里插入图片描述
在进行倒F天线设计时，主要有3个结构参数决定着天线的输入阻抗、谐振频率和天线带宽等性能。这3个结构参数分别是天线的谐振长度L、天线的高度H以及两条竖直臂之间的距离S。
作为天线的谐振部分，天线水平支路长度L对天线的谐振频率和输入阻抗的影响最为直接。当长度L增加时，天线的谐振频率降低，输入阻抗减小，天线呈感性；反之，当长度L减小时，天线的谐振频率升高，输入阻抗变大，天线呈容性。通常，L和H的长度之和约为1/4个工作波长。而对于印制倒F天线，因为天线的辐射贴片是蚀刻在PCB介质层上的，所以L和H的长度之和一般介于1/4个自由空间工作波长和1/4个介质层导波波长之间。在设计过程中，通常可以由下面的经验公式给出其初始值，即: L + H ≈ λ 0 4 ( 1 + ε r ) / 2 L+H \approx \frac{\lambda_{0}}{4 \sqrt{\left(1+\varepsilon_{r}\right) / 2}} L+H≈4(1+εr​)/2 ​λ0​​
其中， ε r \varepsilon_{r} εr​是介质板材的介电常数， λ 0 \lambda_{0} λ0​是自由空间波长。

二、设计指标

  • 中心频率：2.45GHz
  • 10dB带宽：大于100MHz
  • 介质板相对介电常数：4.4
  • 介质板厚度：0.8mm

三、模型创建

设定变量如下表：

变量意义变量名变量初始值（单位：mm）
天线的谐振长度L16.2
天线的高度H3.8
天线馈电点和接地点间的距离S5
天线的微带线宽度W1
介质层的厚度SubH0.8
接地板的长度GndY90
接地板的宽度GndX50
馈电点到坐标原点的横向距离Offset12
自由空间波长Lambda122.4

依照上表将各个变量添加进HFSS中的设计属性变量中如下
在这里插入图片描述
创建的模型如下
在这里插入图片描述
需要注意一个接地，一个馈电用的矩形，如下
在这里插入图片描述

四、仿真及分析

1、仿真结果

  1. 回波损耗
    在这里插入图片描述

  2. 输入阻抗
    在这里插入图片描述

  3. Smith圆图
    在这里插入图片描述

  4. 方向图
    在这里插入图片描述

2、结构参数分析

  1. 谐振长度L和天线谐振频率、输入阻抗的关系
    添加倒F天线的谐振长度变量L为扫描变量，使用参数扫描分析功能仿真分析给出当变量L在15.2mm~17.2mm变化时，天线谐振频率和输入阻抗的变化。添加扫描变量L如下
    在这里插入图片描述
    S参数扫描结果如下
    在这里插入图片描述
    从参数扫描分析结果中可以出，倒F天线的谐振频率随着天线谐振长度变量L的变大而降低。

输入阻抗扫描结果如下
在这里插入图片描述
从参数扫描分析结果中可以看出，在工作频率2. 45GHz附近，倒F天线输入阻抗的电阻值随着谐振长度L的增加而降低，电抗值随着谐振长度L的增加而增加，即电抗值随着谐振长度L的增加逐渐由容性变为感性。

Smith圆图扫描结果如下
在这里插入图片描述

2.高度H和天线谐振频率、输入阻抗的关系
添加倒F天线的馈线高度变量H为扫描变量，使用参数扫描分析功能仿真分析给出当变量H在2.8mm~4.8mm变化时，天线谐振频率和输入阻抗的变化。如下图所示
在这里插入图片描述

S参数扫描结果如下
在这里插入图片描述
从参数扫描分析结果中可以看出，倒F天线的谐振频率随着高度H的变大而降低。

输入阻抗扫描结果如下
在这里插入图片描述
从参数扫描分析结果中可以看出，在工作频率2.45GHz附近，倒F天线输人阻抗的电阻值随着高度H的增加而增加，电抗值也是随着高度H的增加而增加，即随着高度H的增加电抗部分逐渐由容性变为感性。

Smith圆图扫描结果如下
在这里插入图片描述

3.间距S和天线谐振频率、输入阻抗的关系
添加倒F天线两条竖直臂之间的距离S为扫描变量，使用参数扫描分析功能仿真分析给出当变量S在3mm~7mm范围内变化时，天线谐振频率和输入阻抗的变化。如下图所示
在这里插入图片描述

S参数扫描结果如下
在这里插入图片描述
从参数扫描分析结果中可以看出，对于倒F天线来说，两条竖直臂之间的距离S对谐振频率影响很小。但是，间距S的变化会影响天线的带宽，随着间距S的增大，天线的带宽也逐渐增大。

输入阻抗扫描结果如下
在这里插入图片描述
从参数扫描分析结果中可以看出，在工作频率2.45GHz附近，倒F天线输入阻抗的电阻和电抗部分都是随着间距S的增大而减小。

Smith圆图扫描结果如下
在这里插入图片描述

上述仿真分析结果验证了倒F天线的3个结构参数变量L、H和S的变化会影响天线的谐振频率和输人阻抗。因此，对于倒F天线来说，在设计中只要选取合适的结构参数，即可使其谐振频率在任意的频率上，同时使其输入阻抗接近50 Ω \Omega Ω负载匹配。
总结给出下表为倒F天线的结构参数L、H和S对天线的谐振频率和输入阻抗性能的影响。
在这里插入图片描述

本文内容由网友自发贡献，版权归原作者所有，本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容，请联系:hwhale#tublm.com(使用前将#替换为@)

HFSS - 倒F天线的设计与仿真 的相关文章

  • RTK和网络RTK

    浅谈传统RTK工作模式与网络RTK工作模式 谈谈传统RTK工作模式与网络RTK工作模式 传统RTK工作模式就是电台工作模式 xff0c 网络RTK工作模式就是CORS系统测量 本文主旨 有网络信号和CORS覆盖范围的地方就选择网络RTK工作

  • KITTI数据集国内下载地址

    文件列表 xff1a http www functionweb tk kitti 如果遭遇下载失败的情况请访问 https blog csdn net weixin 43599336 article details 87801040 原始图

  • HTTP ERROR 405 Method Not Allowed

    一般访问web UI的时候出现以上错误 xff0c 都是浏览器的防火墙问题 可以进行在安全设置里取消一些防护功能即可

  • 【ubuntu16.04 LTS】更换国内清华源

    目录 1 xff0c 备份原始源文件sources list2 xff0c 修改源文件sources list3 xff0c 更新源 1 xff0c 备份原始源文件sources list 在终端输入如下命令 xff1a span clas

  • 串行通信——异步串行通信

    目录 I 串口通信简介 一 定义 二 意义 三 分类 II 异步串行通信详解 一 数据格式 1 起始位 2 数据位 3 奇偶校验位 4 停止位 二 通信制式 1 单工 2 半双工 3 全双工 三 通信速率 I 串口通信简介 一 定义 在一条

  • shell发送请求解析结果

    需求shell发送请求到服务获取返回结果 xff0c 解析结果后提取需要的数据 再次请求服务 1 发送get请求到服务器 xff0c 格式化返回结果输出到result json文件 2 解析json文件并循环处理解析结果 curl命令 X

  • VScode编辑器快捷键整理

    记录 xff1a VScode编辑器快捷键记录 1 代码块折叠 展开 操作光标所在文件中的所有代码块 xff1a 折叠所有 Ctrl 43 K 43 0 展开所有 Ctrl 43 K 43 J 仅仅操作光标所处代码块内的代码 xff1a 折

  • ROS不同版本消息传递问题

    ROS不同版本消息传递问题 问题 不同版本ros间可通信 xff0c 但消息发送接收有问题 主机 xff1a x86 BECKHOFF Ubuntu16 04 ROS Kinetic 从机 xff1a ARM AGX Xavier Ubun

  • 复位电路

    单片机复位电路 系统开始运行和重新启动都是依靠复位电路实现的 以MCS 51为例 xff0c 复位是需要在RST引脚加上2个机器周期 xff08 24个时钟周期 xff09 以上的高电平 简单的计算 xff1a 如果单片机的时钟频率是12M

  • WIFI原理

    1 路由器向下提供给接入的用户一个id xff0c 也就是类似于192 168 1 231 xff0c 这样的ip地址 xff0c 所有在这个路由器下的用户的ip地址的前面的网络号是相同的 xff0c 都是192 168 1 xff08 x

  • :: 在 C++ 中的作用

    一 作用域符号 xff1a 作用域符号 的前面一般是类名称 xff0c 后面一般是该类的成员名称 xff0c C 43 43 为例避免不同的类有名称相同的成员而采用作用域的方式进行区分 另外 xff0c 在类外定义类中已申明的函数成员时 x

  • PX4-4-任务调度

    PX4所有的功能都封装在独立的模块中 xff0c uORB是任务间数据交互和同步的工具 xff0c 而管理和调度每个任务 xff0c PX4也提供了一套很好的机制 xff0c 这一篇我们分享PX4的任务调度机制 我们以PX4 1 11 3版

  • 基于stm32的mpu6050传感器实验

    64 TOCMPU6050 43 STM32学习笔记 学习了差不多两天的mpu6050 xff0c 参考了很多篇博客还有看一些资料 xff0c 今晚终于把这个东西在我的串口显示出来了 xff0c 下面就废话不多说 xff0c 开始我的笔记啦

  • Ubuntu 20.04 ROS Noetic及Realsense-ROS的安装和多机通信

    Ubuntu 20 04 ROS Noetic及Realsense ROS的安装和多机通信 1 Ubuntu20 04 ROS Noetic安装 参考官方安装教程 ROS Installation 请以以上安装步骤为准 xff0c 因为随着

  • 机械硬盘基本知识

    硬盘内部的物理结构很复杂 xff0c 只能从大的颗粒度去看内部的结构 xff0c 总体来说 xff0c 硬盘结构包括 xff1a 盘片 磁头 盘片主轴 控制电机 磁头控制器 数据转换器 接口 缓存 等几个部份 所有的盘片 xff08 一般硬

  • RTK八大基础知识

    RTK作为现代化测量中的测绘仪器 xff0c 已经非常普及 RTK在测量中的优越性也是不言而喻 为了能让RTK的优越性能在使用中充分的发挥出来 xff0c 为了能让RTK使用人员能灵活的应用RTK xff0c 我认为RTK使用人员必须了解以

  • 游戏思考04：网络游戏同步算法产生原因和相关介绍：跟随(插值)、预测、延迟补偿，三种算法（未完待续02/07）

    文章目录 一 网络同步的典型场景二 简单粗暴的数据同步为何行不通 xff1f xff08 帧同步的难题 xff09 1 xff09 网络同步的流程2 xff09 网络延迟和抖动的直观解释3 xff09 产生卡顿 瞬移的原因分析4 xff09

  • 51单片机定时器实现流水灯实验

    实验内容 xff1a 利用AT89C51的定时器0 方式1实现流水灯效果 xff0c 并用仿真验证 定时器0方式1的工作方式 xff1a 定时器的工作方式选择由寄存器TMOD控制 方式选择通过M0和M1控制 xff0c 方式1为16位定时器

  • 51单片机七段数码管显示时钟无按键控制—①—74HC595版

    参考链接 xff1a 51单片机七段数码管显示时钟加按键控制 74HC595版 51单片机七段数码管显示时钟加按键控制 74HC595版 文章目录 一 实验内容 xff1a 二 实验分析 xff1a 三 仿真图 xff1a 四 源代码 xf

  • 51单片机lcd1602显示时间日期

    实验内容 xff1a 使用51单片机控制LCD1602液晶显示屏显示 时间 日期 星期 温度 信息 xff0c 并可通过按键设置值 仿真效果展示 xff1a proteus仿真图 xff1a 硬件测试图 xff1a 说明 xff1a 硬件测

随机推荐

  • 51单片机实现普通时钟

    一 实验内容 xff1a 1 打开单片机 xff0c 数码管显示当前时间0 0 0 xff0c 时 分 秒 xff08 时间为24小时制 xff09 2 按键1 xff1a 按下一次进入秒的修改 xff0c 按下两次修改分钟 xff0c 按

  • No suitable kits found.——QT创建项目错误

    才开始学QT就遇到一个问题 xff0c 无法创建项目 xff0c 在 Kits 这一步提示 No suitable kits found 我的错误原因 xff1a 因为以前装过MinGw环境 xff0c 而且环境里还包含着中文 xff0c

  • Keil5高亮显示相同变量加上护眼配色方案

    先上效果图 xff1a 我们知道 xff0c 之前版本的Keil是不会对相同代码进行高亮显示的 xff0c 不过现在最新版的Keil已经支持对其高亮显示了 xff0c 只不过其配色还是和原来一样有些差强人意 初始效果如下 xff1a 实现上

  • 螺旋队列公式解释

    以1为坐标零点 xff0c 向右为X正 xff0c 向下为Y正 xff0c 任意输入一坐标 xff08 x y xff0c r 61 max x y 为当前所在层数 xff0c 得到下面公式 上边 xff1a top 61 max r 43

  • Bilibili缓存视频在电脑端直接打开方式

    哔哩哔哩移动端缓存的视频和音频分开了 xff0c 使用PotPlayer播放器可以在播放视频的时候加载音频 xff0c 从而不用合并两个文件 具体操作 xff1a 使用PotPlayer播放器打开video m4s文件 打开后点鼠标右键 x

  • C语言数组、结构体、结构体数组作为函数参数

    数组作为函数参数 如果想把一个数组名参数传递给函数 xff0c 正确的函数形参应该是怎样的 xff1f 它是应该声明为一个指针还是一个数组 xff1f 调用函数时实际传递的是一个指针 xff0c 所以函数的形参实际上是一个指针 xff0c

  • 有道词典离线数据包位置

    软件版本 xff1a 9 1 0 位置 xff1a C Users 用户名 AppData Local Yodao DeskDict nmt model 将离线包放入nmt model文件夹后重新启动有道词典即可断网使用长句翻译 汉英互译离

  • 改变Keil5所有窗口的背景颜色

    在网上找了很多都没有找到如何更改Keil5左侧和下侧的背景颜色 xff0c 后来根据一些提示找到了改背景的方法 xff0c 在此分享给有需要的人 首先 xff0c 更换中间那块的背景颜色相信大家都会 xff0c 不过我还是写一下 xff0c

  • ros入门(题尾一键安装)

    运行ros 96 提示 xff1a 因为手头有英伟达树莓派跟激光雷达 xff0c 也有ros小车 直接上现成的 xff0c 但是会卡 而且不好用 xff0c 所以建议自己安装一个 链接 xff1a https pan baidu com s

  • git 基础

    git可以实现分布式的版本管理 xff0c 合作开发工具 github和gitee是代码托管平台 查看配置信息 xff1a git config list 1 我们可以通过下面两条命令配置名字和邮箱 xff0c 使代码提交有迹可循 配置名字

  • idf.py基本使用

    1 idf py set target lt target gt 设置构建项目的目标 xff08 芯片 xff09 2 idf py menuconfig 运行menuconfig工具配置项目 3 idf py build 构建在当前目录下

  • rviz更改机器人位置，不考虑gazebo环境。

    文章目录 问题描述解决方案 问题描述 在RVIZ中想要去更改机器人模型位置 xff0c 但不想考虑gazebo的各种因素 xff0c 只想通过别人给的数据流去实时更改机器人在rviz中的位置 解决方案 首先 xff0c 先将原理弄清楚 在R

  • STM32+RTC实现时钟无法设置时间以及掉电时间清零的问题

    最近在实现一个万年历的功能 xff0c 其中遇到了无法设置时间以及掉电时间清零的问题 h文件代码如下 xff1a span class token macro property span class token directive keyw

  • contains an incorrect path解决方法

    在移植UCOS 时出现如下报警 在确认头文件路径添加无误的情况下 xff0c 发现是因为文件名的UCOS 这个3不应用罗马数字 xff0c 用字母I代替 xff0c 改为UCOSIII并重新添加文件后错误消失

  • 理论 - 半波偶极子天线原理与计算

    概述 半波偶极子天线是一种结构简单的基本线天线 xff0c 也是一种经典的 迄今为止使用最广泛的天线之一 半波偶极子天线由两根直径和长度都相等的直导线组成 xff0c 每根导线的长度为1 4个工作波长 导线的直径远小于工作波长 xff0c

  • HFSS - 半波偶极子天线的设计与仿真

    一 理论计算 原理及理论计算部分可以看我上一篇文章理论 半波偶极子天线原理与计算 二 模型创建 1 模型概图如下 2 变量参数 变量意义变量名变量值 单位 mm 工作波长wavelength100天线总长度length0 48 x wave

  • STM32关于驱动段码屏显示

    本篇文章主要记录一下我在工作中用STM32单片机驱动段码屏显示内容 xff0c 不讲解具体的驱动原理 xff0c 只是单纯记录如何编写驱动屏幕图标显示的代码 xff0c 以便我日后查看 单片机 xff1a STM32L152RCT6A ID

  • HFSS - 同轴馈电矩形微带天线设计与仿真

    一 设计指标 中心频率 xff1a 2 45GHz介质板相对介电常数 xff1a 4 4介质板厚度 xff1a 1 6mm馈电方式 xff1a 50 Omega 同轴线馈电 二 同轴馈电微带天线设计 同轴线馈电的矩形微带天线结构如下图所示

  • HFSS - 圆极化矩形微带天线设计与仿真

    xff08 这个仿真了好久啊啊啊啊啊 xff0c 搞得这么晚 xff0c 哭辽 xff09 一 设计指标 设计一个右旋圆极化GPS天线 中心频率 xff1a 1 575GHz轴比 xff1a 中心频率处圆极化波小于2dB馈电方式 xff1a

  • HFSS - 倒F天线的设计与仿真

    一 倒F天线概述 倒F天线是单极子天线的一种变形结构 xff0c 其衍变发展的过程可以看成是从1 4波长单极子天线到倒L天线再到倒F天线的过程 xff0c 如下图所示 首先 xff0c 将单极子天线进行90 弯曲 xff0c 就能得到倒L天

热门标签