HFSS仿真2×2 线极化矩形微带贴片天线阵

    微带天线以其体积小、重量轻、低剖面等独特的优点，在通信、卫星电视接收、雷达、遥 感等领域得到广泛应用，它一般工作在100MHz-100GHz 宽广频域的无线电设备中，而矩形微带天线是微带天线最常用的辐射单元，它是一种谐振型天线，通常在谐振频率附近工作。 C 波段是频率在 4~8GHz 的无线电波，通常的上行频率范围为5.925~6.425GHz，下行频率范围为 3.7~4.2GHz。雷达天线具有将电磁波聚成波束的功能，定向地发射和接收电磁波 。

    本实验采用 HFSS13.0 设计了一款工作于C 波段中心频率在5.75GHz 的矩形贴片线极化微带雷达天线阵列，根据理论经验公式初步计算出矩形微带贴片天线的尺寸，然后在HFSS13.0 里建模仿真，根据仿真结果反复调整天线的尺寸，对天线的结构进行优化，直到天线的中心频率为5.75GHz 为止。
 

    1 单个侧馈贴片天线的仿真

    1.1 矩形贴片天线的设计

    介质板材为Rogers RT/duroid 5880，其相对介电常数εr =2.2，厚度 h=2mm，损耗角正切为0.0009。
    在设计过程中，我们假设贴片、微带线的厚度t与基片厚度相比可以忽略不计，即t/ h<<0.005，在设计过程中，我们令t=0。

    1.2 计算矩形贴片天线的尺寸

    （1）矩形贴片的宽度

     由 c=3.0×10e8m/s, f =5.75GHz，εr =2.2，可以计算出矩形微带天线贴片的宽度W=0.02062m=20.62mm

    （2）有效介电常数εe

    把 h=2mm，W=20.62mm，εr =2.2 代入，计算出有效介电常数εe=2.17

    （3）辐射缝隙的长度

    把h=2mm，W=20.62mm，εe =2.17 代入，可以计算出天线的辐射缝隙的长度delta_L=1.01mm

    （4）矩形贴片的长度

    把c=3.0×10e8m/s, f =5.75GHz，εr =2.2，delta_L =1.01mm 代入，可计算出天线矩形贴片的长度L=15.69mm。

    （5）参考地的长度LG 和宽度WG 把 c=3.0×108m/s, f =5.75GHz，εe=2.17 代入，可算出导波波长

λg=35.42mm，LG=22.77mm，WG=27.70mm。

    （6）估算天线的输入阻抗

    由于介质板材Rogers RT/duroid 5880有一定的损耗，所以在计算微带天线的输入阻抗时，必须考虑介质损耗Gd，微带线造成的铜损忽略不计。

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