10.11 HFSS微带天线优化设计

    由图 10.32 所示的 S11扫频曲线报告可知，根据10.2 节计算的尺寸设计出的微带天线谐振频点在2.35GHz，与期望的中心频率2.45GHz 相比，存在一定的误差。所以需要进行优化设计，使天线的谐振频率落在2.45GHz 上。 根据理论分析可知，矩形微带天线的谐振频率由微带贴片的长度和宽度决定，贴片尺寸越小谐振频率越高。

    接下来我们首先使用参数扫描分析功能进行参数扫描分析，分析谐振频点分别随着微带贴片长度 Length 和宽度 Width 的变化关系；然后进行优化设计，优化微带贴片长度Length 和宽度Width，使天线的谐振频率落在 2.45GHz。 

    10.11.1 参数扫描分析

    为了节省计算时间，在进行参数扫描分析之前，把扫频设置项Sweep1 的频率范围设置为2.2～2.8GHz。展开工程树 Analysis 节点下的 Setup1 项，双击 Setup1 项下的 Sweep1，打开如前面图 10.29 所示的 Edit Sweep 对话框；在该对话框中，Start、Stop 和Count 项分别输入 2.2GHz、2.8GHz 和13。

    1．变量 Length 的扫描分析

    （1）右键单击工程树下的 Optimetrics 节点，从弹出菜单中选择【Add 】→【Parametric】 命令，打开 Setup Sweep Analysis 对话框。

    （2）单击 Setup Sweep Analysis 对话框中的按钮，打开Add/Edit Sweep 对话框，添加扫描变量 Length。

    （3）在 Add/Edit Sweep 对话框中，Variable 项选择变量 Length ，扫描方式选择 LinearStep 单选按钮，Start、Stop 和 Step 项分别输入28mm、31mm 和0.5mm，然后单击按钮；上述操作完成后，单击按钮，关闭 Add/Edit Sweep 对话框。

   （4）单击 Setup Sweep Analysis 对话框中的按钮，完成添加参数扫描操作，添加 Length 为扫描变量；整个操作如图 10.33 所示。完成后，参数扫描分析名称会添加到工程树 的 Optimetrics 节点下，默认的名称为 ParametricSetup1。

图 10.33 添加参数扫描分析

    （5）右键单击工程树 Optimetrics 节点下的 ParametricSetup1 项，从弹出菜单中选择 【Analyze】，运行参数扫描分析。

    （6）参数扫描分析完成后，右键单击工程树下的 Results 节点，从弹出菜单中选择【Create  Modal Solution Data Report】→【Rectangular Plot】命令，打开报告设置对话框，采用和图10.29 相同的设置；然后单击按钮生成如图 10.34 所示的一组 S11曲线报告图，每根S11曲线对应不同的Length 变量值。

    从图 10.34 的S11曲线报告可以看出，当微带贴片的宽度固定时，微带天线的谐振频点随着微带贴片长度 Length 的减小而变大。当Length=29.5mm 时，谐振频点约为 2.45GHz。

图 10.34 不同 Length 对应的 S11曲线图

    2．变量 Width 扫描分析

    重复前面的操作，添加 Width 为扫描变量，定义第二个参数扫描分析项。其中，在 Add/Edit Sweep 对话框中，Variable 项选择变量 Width，Start、Stop 和 Step 项分别输入 39mm、42mm 和 0.5mm。参数扫描分析完成后，可以生成如图 10.35 所示的一组 S11曲线报告图，每条 S11 曲线对应不同的 Width 变量值。

图 10.35 不同 Width 对应的 S11曲线图

    从图 10.35 所示的S11曲线报告中可以看出，当微带贴片长度 Length 固定时，微带贴片宽度 Width 的改变对矩形微带天线谐振频点的影响很小。

[1] [2] 下一页