基于ANSYS HFSS 軟件的WiFi天線設(shè)計(jì)與優(yōu)化-設(shè)計(jì)應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯基于ANSYSHFSS軟件的WiFi天線設(shè)計(jì)與優(yōu)化-設(shè)計(jì)應(yīng)用引言

近代以來移動(dòng)通信技術(shù)迅猛發(fā)展，并且越來越普及，Wi-fi技術(shù)是現(xiàn)代無線通信技術(shù)的重要組成部分。微帶天線由于其剖面低，方向性好，制作可行性高，成本低，可貼合于物體表面以及容易組陣等特點(diǎn)，受到了很廣范的青睞;因此Wi-fi技術(shù)和微帶天線技術(shù)是近年來研究的熱點(diǎn)。

ANSYSHFSS軟件是ANSYS公司推出的基于自適應(yīng)網(wǎng)格剖分技術(shù)的三維電磁場仿真軟件。是目前高頻設(shè)計(jì)的主要設(shè)計(jì)和分析工具，在射頻產(chǎn)品研制過程中正日益發(fā)揮著越來越重要的作用。應(yīng)用HFSS軟件設(shè)計(jì)天線可以自動(dòng)的得到各種天線參量，如增益、方向性、遠(yuǎn)場方向圖剖面、遠(yuǎn)場3D圖等。使用ANSYSHFSS可以計(jì)算：

1)將結(jié)構(gòu)劃分為有限元網(wǎng)格(自適應(yīng)網(wǎng)格剖分);

2)在每一個(gè)激勵(lì)端口處計(jì)算與端口具有相同截面的傳輸線所支持的模式;

3)假設(shè)每次激勵(lì)一個(gè)模式，計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)全部電磁場模式;

4)由得到的反射量和傳輸量計(jì)算廣義S矩陣。

協(xié)同其他ANSYS系列的仿真軟件例如AnsoftDesigner可以設(shè)計(jì)各種有源和無源的器件。ANSYSHFSS是目前微波工程設(shè)計(jì)的主流軟件。如何更好地學(xué)習(xí)和利用ANSYSHFSS軟件技術(shù)，從而充分發(fā)揮軟件的效率，減小工程設(shè)計(jì)的勞動(dòng)程度，提高工程設(shè)計(jì)效率是目前我們所要解決的主要問題。

1天線模型的計(jì)算和分析

1.1天線輻射元的設(shè)計(jì)

用傳輸線模式法來分析微帶天線的輻射原理，設(shè)輻射元的長為L，寬為W，介質(zhì)基片的厚度為h，現(xiàn)將輻射元、介質(zhì)基片和接地板視為一段長為L的微帶傳輸線在傳輸線的兩端斷開形成開路，由于基片厚度hλ，場沿h方向均勻分布，在寬度W方向沒有變化，而僅在長度L方向上有變化，在兩個(gè)開路端，電場均可以分解為垂直分量和水平分量，兩垂直分量方向相反因而反相而相抵消，兩水平分量所產(chǎn)生的分量方向產(chǎn)生的遠(yuǎn)區(qū)場相同而同相疊加。微帶天線的輻射可以等效為由兩個(gè)縫隙所組成的二元陣列。寬度W由下式近似取得

通過計(jì)算和ANSYSHFSS軟件仿真得到單個(gè)輻射元的模型和輻射元上的電場分布圖如圖1-1所示.

圖1-1單個(gè)輻射元的模型及電場分布

1.2匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)

本例當(dāng)中需要用一個(gè)3dB的等分功分器來連接兩個(gè)輻射元和外部激勵(lì)。功分器為一個(gè)三端口網(wǎng)絡(luò)，如圖1-2所示，設(shè)輸入端電阻為Z1，兩個(gè)輸出端的電阻為Z2和Z3，因?yàn)槭堑确止Ψ制鹘Y(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，所以Z2和Z3相等，為使端口1和端口2、3之間無反射，根據(jù)傳輸線原理，應(yīng)使

為了不發(fā)生反射，所以Zin1∥Zin2=Z1。在微帶線中不同的線寬對(duì)應(yīng)著的不同的阻抗，根據(jù)上述換算關(guān)系在ANSYSHFSS上建立了3維模型，通過ANSYSHFSS對(duì)三端口散射參數(shù)的計(jì)算優(yōu)化確定了功分器的外型

圖1-2功分器原理示意圖圖1-3基于ANSYSHFSS的功分器建模

1.3天線整體的設(shè)計(jì)

有了輻射元和匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，對(duì)于整體而言就是二者的結(jié)合，結(jié)合實(shí)際要求，