6.7倒F天線仿真實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解倒F天線的輻射原理和分析方法，并掌握倒F天線尺寸計(jì)算一般過程。(2)學(xué)習(xí)并掌握HFSS軟件的使用，熟悉天線仿真的流程，并完成天線的優(yōu)化設(shè)計(jì)。(3)通過HFSS仿真分析以理解天線的輻射原理及天線基本參數(shù)。(4)能夠設(shè)計(jì)出滿足指標(biāo)要求的倒F天線。二、預(yù)習(xí)要求(1)了解倒F天線的結(jié)構(gòu)、輻射原理和基本參數(shù)。(2)熟悉HFSS軟件分析和設(shè)計(jì)天線的基本方法及具體操作。三、實(shí)驗(yàn)原理倒F天線(Inverted-FAntenna,IFA)因其形狀像一個(gè)面向地面的字母F而得名，且由于體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于匹配和制作成本低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于短距離無線通信領(lǐng)域。倒F天線是由單極子天線衍化得到的一種變形結(jié)構(gòu)，如圖6.7-1所示。為了減小體積，將1/4波長(zhǎng)單極子天線彎折90°，就是倒L天線，如圖6.7-1(b)所示，其中它的上半部分平行于地面，進(jìn)而在天線與地板之間形成電容，導(dǎo)致天線的諧振特性發(fā)生改變。因此，在天線上加入感性部分對(duì)容性部分進(jìn)行抵消以維持天線原有的諧振，即在天線的拐角處增加一個(gè)倒L形貼片，貼片的一端通過孔與地面相連，于是得到了圖6.7-1(c)所示的倒F天線。圖6.7-1倒F天線的衍化過程1.結(jié)構(gòu)參數(shù)分析圖6.7-2為倒F天線的結(jié)構(gòu)示意圖，它可視為由長(zhǎng)為S的終端短路傳輸線和長(zhǎng)為L(zhǎng)的終端開路傳輸線并聯(lián)而成。當(dāng)天線諧振時(shí)，開路傳輸線可以等效成電阻和電容的并聯(lián)；短路傳輸線可以等效成電阻和電感的串聯(lián)，電流主要分布在圖6.7-2中的對(duì)地短路部分和水平部分，而饋電部分處基本無電流分布。倒F天線的設(shè)計(jì)主要與3個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)：天線的諧振長(zhǎng)度L、天線的高度H以及兩條堅(jiān)直臂之間的距離S，即這三個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)決定著天線的輸入阻抗、諧振頻率和天線帶寬等性能。L對(duì)天線性能的影響最為直接，L的增加會(huì)降低天線的諧振頻率,減小天線的輸入阻抗,此時(shí)天線呈感性；反之，L的減小會(huì)增加天線的諧振頻率,增大天線的輸入阻抗,此時(shí)天線呈容性。圖6.7-2倒F天線結(jié)構(gòu)

四、實(shí)驗(yàn)儀器計(jì)算機(jī)

1臺(tái)HFSS軟件

1套五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)倒F天線，其中心頻率為2.45GHz,并要求10dB帶寬為100MHz。介質(zhì)基片厚度H=0.8mm,相對(duì)介電常數(shù)εr=4.4?？偨Y(jié)設(shè)計(jì)思路和過程，給出具體的天線結(jié)構(gòu)參數(shù)和仿真結(jié)果（如VSWR、方向圖等），分析其遠(yuǎn)區(qū)輻射場(chǎng)特性。六、注意事項(xiàng)(1)天線的初始尺寸應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)算。(2)HFSS建模、激勵(lì)設(shè)置、邊界條件設(shè)置、求解設(shè)置等應(yīng)正確。(3)結(jié)合天線的工作原理，靈活使用HFSS的掃參、優(yōu)化等功能。七、報(bào)告要求(1)按照標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的格式和內(nèi)容完成實(shí)驗(yàn)報(bào)