单频圆形微带贴片天线设计

2.1 天线的优化设计

（1）通过HSFF 软件在谐振频率附近做扫频分析，对圆形贴片的半径进行修正。可以得到7.2 GHz 时对应的贴片半径a 的最佳值为5.216 mm。   （2）分析介质基片厚度对天线性能的影响。借助于HFSS，得到对于不同的介质基片厚度对天线回波损耗的影响。根据回波损耗随介质基片厚度的变化图和不同介质基片厚度对S11, Smith 圆图的影响，可以分析出介质基片厚度的最佳值h = 2.021 mm。   （3）分析馈电点位置对天线性能的影响。这部分主要是分析不同的馈电位置与回波损耗及输入阻抗之间的关系。并通过对馈电点位置L 的扫描，选择出最符合条件的馈电点L = 1.863 mm。   （4）用HFSS 软件设计好天线的标准，然后对天线的各个参量进行系统自动优化，计算出符合条件的各参数的最佳值。得到的结果如下：   圆形辐射贴片半径：a=5.216 mm；介质基片厚度：h=2.021 mm；介质基片半径2*a；馈电点位置：L=1.863 mm；内芯半径：n=0.516 mm；外芯半径：m=1.854 mm。   2.2 结果分析 由HFSS软件给出在优化尺寸下的S11，Simth圆图、增益的方向图，如图3~图5所示。   图5   从图3 结果可以看出，设计天线的谐振频率是7.2 GHz，且此时的回波损耗为-33.037 9 dB，达到了天线的设计要求。     图4显示，在频率为7.2 GHz时，天线的归一化阻抗为（0.977 5 + 0.037 9i）Ω ，这个结果显示出此时天线达到了很好的阻抗匹配状态。   图5是天线在xz 和yz 截面上的增益方向图。图示结果显示，最大辐射方向为φ = 0°, θ = 0°，且增益为5.486 dB。   图6是天线的三维增益方向图。   图6 三维增益方向图