使用Ansoft HFSS设计圆极化微带天线阵

    按照上述天线阵元的理论分析所设计的天线阵元在谐振频率、驻波、轴比均满足阵列设计要求。对天线阵列馈电网络的设计采用传统馈电形式，在馈电网络中利用两级二功率分配器进行馈电，以保证各阵元的馈电电压的等幅同相，为了达到最佳匹配效果，加入λg/ 4 阻抗匹配器对馈线进行逐段匹配使整个天线阵系统的输入驻波较小，天线效率较高。最终天线阵列的仿真模型如图2 所示。

图2 天线阵列的仿真模型

    通过软件仿真，可得最终微带天线阵列的回波损耗(Return Loss) 、轴比Ax 以及E面方向图，如图3～图5 所示。

图3 微带天线阵列的回波损耗


图4 微带天线阵列的轴比


图5 E面方向图

    3 实测结果及比较

    根据前面的设计，加工了一幅正交馈电方形微带贴片天线阵，并进行了测试。最终样品在中心频率处VSWR = 1.23、Gain = 12.9 dBi、2θ3dB = 40°。图 6 为微带天线阵列实物照片，图7 为天线实验所测的反射损耗，图 8 为在微波暗室所测方向图。可以看出，仿真值和实验值比较吻合。 　　

图6 微带天线阵实物照片

图7 S11测试结果

图8 微波暗室测试E面方向图

    4 结语

    本文应用Ansoft HFSS 软件仿真设计了一种工作于2.43GHz 的圆极化方形微带天线阵，发现实验结果和仿 真结果较好吻合，这说明Ansoft HFSS 软件具有数学模型正确、计算精度高的优点，,是一种比较理想的天线设计工具，这就为微带天线设计提供了一种可以选择的高效途径，极大地简化了天线的分析设计过程。

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