HFSS仿真設(shè)計(jì)Ka波段微帶陣列天線
2.3 天線陣列設(shè)計(jì)
在Ka 波段微帶天線設(shè)計(jì)中,運(yùn)用Ka 波段的微帶矩形貼片單元構(gòu)成 2×2、4×4、16 ×16 等面陣形式,分析其阻抗特性及方向圖中的增益、波束寬度、旁瓣等是否滿足設(shè)計(jì)要求。其中陣元間距取約0.8λ (在仿真中單元間距取7mm)。
2.3.1 2×2 陣列仿真
仿真中的陣列結(jié)構(gòu)如圖4 所示。天線使用微帶線饋電,饋電端口的S11仿真結(jié)果如圖5 所示。結(jié)果表明S11 具有與單個(gè)天線單元相近的諧振頻率。但是由于饋電網(wǎng)絡(luò)匹配的影響,該陣列的反射比單個(gè)天線單元大。
圖4 2×2 陣列結(jié)構(gòu)圖
圖5 2×2 陣列S11 對(duì)于方向特性,
2 ×2陣列方向圖仿真結(jié)果如圖6 所示。由于饋電網(wǎng)絡(luò)關(guān)于 XZ 面具有不 對(duì)稱性,再考慮單元本身不對(duì)稱性,導(dǎo)致 YZ 面的旁瓣增益明顯高于 XZ 面。
圖圖6 2×2陣列方向圖 (a)XZ 面方向圖 (b)YZ 面方向圖
2.3.2 4×4 陣列天線方向圖仿真
仿真中的陣列結(jié)構(gòu)如圖7 所示。天線使用微帶線饋電,饋電端口的S11 仿真結(jié)果如圖8 所示。結(jié)果表明S11 具有與單個(gè)天線單元相近的諧振頻率。對(duì)于方向特性,4 ×4陣列方向圖仿真結(jié)果如圖9 所示。
圖7 4×4 陣列結(jié)構(gòu)圖
圖8 4×4陣列S11
圖9 4×4 陣列方向圖 (a)XZ 面方向圖 (b)YZ 面方向圖
2.3.3 16×16 陣列天線方向圖仿真
考慮16×16 陣列(尺寸約為120mm×120mm),直接進(jìn)行仿真需要較多的資源。作為解決方案,本設(shè)計(jì)利用 4×4 陣列作為子陣,根據(jù)方向圖乘法得16×16 陣列方向圖如圖10 所示。
圖10 16×16陣列方向圖 (a)XZ 面方向圖 (b)YZ 面方向圖
3 結(jié)論
本文主要利用 HFSS 對(duì) Ka 波段微帶天線單元、T 型接頭及幾種面陣S11進(jìn)行了仿真,得到比較理想的仿真結(jié)果。在仿真的過程中,我們發(fā)現(xiàn) HFSS 是一種非常實(shí)用的電磁仿真軟件,繪制天線結(jié)構(gòu)時(shí)極其方便,仿真的結(jié)構(gòu)很接近理想化。最突出的是它所具有的參數(shù)化分析功能,極大地方便了軟件的使用者。
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