PIFA天线设计及HFSS软件的二次开发

PIFA天线设计及HFSS软件的二次开发

内容简介：最近几年，移动通信与物联网技术已经逐步变成我国经济的新的增长点。天线作为重要射频前端主要用于发射和接收电磁波，它正朝着多频段，小型化，智能化的方向快速发展。天线设计讲求越来越多的时效性与高效性。传统天线设计软件或者单一设计方法已无法满足当前需求。
　　基于以上需求，我们先将研究切入点放在两个系统共同的最前端器件天线的设计与方法研究上。切合现在实际应用，利用新颖的方式来设计两款天线。一个是双频PIFA手机天线，既可用于GSM900MHz频段又可工作于ISM2450MHz，满足新一代无线通信系统对频段和带宽的需求，还具有体积小，重量轻，低剖面，低SAR的特点;另一个天线则是应用于射频识别通信领域，具有抗干扰圆极化的微带贴片天线，同样工作于ISM2450MHz频段。设计的圆极化微带天线体积小，成本低，抗干扰能力强并且有很好的圆极化特点以及相对较宽的带宽。
　　其中圆极化天线采用一种接口函数将HFSS与matlab软件结合起来的方法设计，这是对HFSS软件使用的一次重新定义。可将HFSS脚本抽离出来在matlab中进行编写修改，在matlab中生成对应HFSS脚本，再调用HFSS在其中生成模型仿真。天线建模以及部分数据分析工作都可以在matlab中进行，本方法对一些复杂模型可以简化设计流程，对于天线建阵方面也更加灵活，提高设计的效率。这是一种新颖有效地设计思路，是数值计算和模型建立方法学上的提高，同样是天线设计优化和时效性上的突破。本方法将Matlab的丰富的建模以及数值计算能力与电磁仿真软件HFSS的精准仿真功能结合起来，还可以将一些优秀的优化算法和参数分析方法引入使原本无法在HFSS中使用的先进算法得以利用。
　　另外我们拓展了HFSS在matlab中使用脚本建模仿真的局限性，提取出HFSS软件中关于本征模求解以及各种扫频设置的相应脚本，并通过HFSS-MATLAB-API成功与matlab连接，封装成函数，可在matlab中完成HFSS本征模求解和快速扫频等设置，进一步提高了将这两款软件结合使用的完整性与系统性。最后分别建立相应模型对本征模求解以及快速扫频的可行性进行了验证。

作者：柳得水,

关键词：PIFA天线, 圆极化, 射频识别, HFSS