10.11 HFSS微帶天線優化設計

    由圖 10.32 所示的 S11掃頻曲線報告可知，根據10.2 節計算的尺寸設計出的微帶天線諧振頻點在2.35GHz，與期望的中心頻率2.45GHz 相比，存在一定的誤差。所以需要進行優化設計，使天線的諧振頻率落在2.45GHz 上。 根據理論分析可知，矩形微帶天線的諧振頻率由微帶貼片的長度和寬度決定，貼片尺寸越小諧振頻率越高。

    接下來我們首先使用參數掃描分析功能進行參數掃描分析，分析諧振頻點分別隨著微帶貼片長度 Length 和寬度 Width 的變化關系；然后進行優化設計，優化微帶貼片長度Length 和寬度Width，使天線的諧振頻率落在 2.45GHz。 

    10.11.1 參數掃描分析

    為了節省計算時間，在進行參數掃描分析之前，把掃頻設置項Sweep1 的頻率范圍設置為2.2～2.8GHz。展開工程樹 Analysis 節點下的 Setup1 項，雙擊 Setup1 項下的 Sweep1，打開如前面圖 10.29 所示的 Edit Sweep 對話框；在該對話框中，Start、Stop 和Count 項分別輸入 2.2GHz、2.8GHz 和13。

    1．變量 Length 的掃描分析

    （1）右鍵單擊工程樹下的 Optimetrics 節點，從彈出菜單中選擇【Add 】→【Parametric】 命令，打開 Setup Sweep Analysis 對話框。

    （2）單擊 Setup Sweep Analysis 對話框中的按鈕，打開Add/Edit Sweep 對話框，添加掃描變量 Length。

    （3）在 Add/Edit Sweep 對話框中，Variable 項選擇變量 Length ，掃描方式選擇 LinearStep 單選按鈕，Start、Stop 和 Step 項分別輸入28mm、31mm 和0.5mm，然后單擊按鈕；上述操作完成后，單擊按鈕，關閉 Add/Edit Sweep 對話框。

   （4）單擊 Setup Sweep Analysis 對話框中的按鈕，完成添加參數掃描操作，添加 Length 為掃描變量；整個操作如圖 10.33 所示。完成后，參數掃描分析名稱會添加到工程樹 的 Optimetrics 節點下，默認的名稱為 ParametricSetup1。

圖 10.33 添加參數掃描分析

    （5）右鍵單擊工程樹 Optimetrics 節點下的 ParametricSetup1 項，從彈出菜單中選擇 【Analyze】，運行參數掃描分析。

    （6）參數掃描分析完成后，右鍵單擊工程樹下的 Results 節點，從彈出菜單中選擇【Create  Modal Solution Data Report】→【Rectangular Plot】命令，打開報告設置對話框，采用和圖10.29 相同的設置；然后單擊按鈕生成如圖 10.34 所示的一組 S11曲線報告圖，每根S11曲線對應不同的Length 變量值。

    從圖 10.34 的S11曲線報告可以看出，當微帶貼片的寬度固定時，微帶天線的諧振頻點隨著微帶貼片長度 Length 的減小而變大。當Length=29.5mm 時，諧振頻點約為 2.45GHz。

圖 10.34 不同 Length 對應的 S11曲線圖

    2．變量 Width 掃描分析

    重復前面的操作，添加 Width 為掃描變量，定義第二個參數掃描分析項。其中，在 Add/Edit Sweep 對話框中，Variable 項選擇變量 Width，Start、Stop 和 Step 項分別輸入 39mm、42mm 和 0.5mm。參數掃描分析完成后，可以生成如圖 10.35 所示的一組 S11曲線報告圖，每條 S11 曲線對應不同的 Width 變量值。

圖 10.35 不同 Width 對應的 S11曲線圖

    從圖 10.35 所示的S11曲線報告中可以看出，當微帶貼片長度 Length 固定時，微帶貼片寬度 Width 的改變對矩形微帶天線諧振頻點的影響很小。

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