5g微带阵列天线

5g 微带阵列天线5G 微带阵列天线要求：利用介质常数为 2.2,厚度为 1mm，损耗角为 0.0009 的介质，设计一个工作在 5G 的 4X4 的天线阵列。评分标准：良：带宽〈7%优：带宽〉7%且效率大于 60%1 微带辐射贴片尺寸估算设计微带天线的第一步是选择合适的介质基板，假设介质的介电常数为£,Y对于工作频率 f 的矩形微带天线，可以用下式设计出高效率辐射贴片的宽度 W，即为：c,£+1.1w 二一（一 r）2f2式中，c 是光速，辐射贴片的长度一般取为九/2；这里九是介质内的导波ee波长，即为：九 e二注：考虑到边缘缩短效应后，实际上的辐射单元长度 L 应为:cL 二-2AL22e式中，£是有效介电常数，AL 是等效辐射缝隙长度。它们可以分别用下式计算，即为：AL=0.412h二』+口(1+12 厶-1e22w( £ e+ 0.3)(w / h + 0.264) (£e-0.258)(w/h+0.8)2.单元的仿真由所给要求以及上述公式计算得辐射贴片的长度 L=19.15mm,W=23.72mm。采用非辐射边馈电方式，模型如图 1 所示：图 1 单元模型此种馈电方式，可以通过移动馈电的位置获得阻抗匹配，设馈电点距离上宽边的偏移量为 dx,经仿真得到当 dx=4mm 时，阻抗匹配最好。另外，之前计算出的尺寸得到的谐振点略有偏移，经过仿真优化后贴片尺寸变为L=19mm,W=23.72mm。仿真结果图如图 2，图 3 所示。图 2S11 参数(solu-图 3 增益图从图中可以看出谐振点为 5GHz,计算的相对带宽为 2.2%,增益为 5.78dBo2.2X2 阵列设计设计馈电网络并组阵，模型图如图 4 所示。图 42X2 微带天线阵列图 5S11 参数由 S11 参数可以看到 2X2 阵列天线谐振点为 5GHz，且此时的 Sll=-19dB,说明反射损耗小，匹配良好。相对带宽约为 2.8%。0.00-2.50-5.0XYPlot12HFSSDesiqn-Freq[GHTheta[degHFSSDesignlANSCurveInfodB(GainTotal)Setupl:LastAdaptiveFreq='5GHz'Phi='0deg'dB(GainTotal)Setup1:LastAdaptiveFreq—'5GHz'Phi—'90deg'图 6 方向图由方向图可以看出 2X2 阵列天线的增益为 13.96dB,第一副瓣电平为-10.6dB,可知组阵能使天线的增益变高。3.4X4 阵列天线天线阵列如图 7 所示:图 74X4 阵列天线图 8S11 参数Namem0.°°■3.000019.96381232.00008.173123L0000 6.805010.005.000.00-5.00-10.00-15.00-20.00-25.00-200.00-150.00-100.00-50.00-6(-120-150XYPIcmQHFSSDesignl"ANSOFTSetupdx1=SetupLdx1=0.00Theta[deg]50.00100.00150.00200.00RadiationPattern1HFSSDesign1AN...