HFSS—2.4Ghz蓝牙和wifi天线设计

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HFSS—2.4Ghz蓝⽛和wifi天线设计
PCB天线的发展演变———-单极⼦天线
半波偶极⼦天线 单向偶极⼦天线(鞭状天线、倒L天线)
⽅向性:2.15dB ⽅向性:2.15dB+3dB
输⼊阻抗:73.2欧姆 输⼊阻抗:37.6欧姆
倒F天线:由倒L天线演变⽽来,为了解决倒L天线没有参数调节输⼊端的输⼊阻抗。
发展思路:倒L天线输⼊端电流最⼤,电压最⼩。⽽末端电流最⼩(0),电压最⼤。根据阻抗定义:R=V/I,输⼊端输⼊阻抗⼩,输出端输⼊阻抗⼤,可见天线的输⼊阻抗是逐渐增⼤的,即总有⼀点满⾜输⼊阻抗的值为50欧姆,这样就可以满⾜标准的50欧姆阻抗,可以调节馈点位置,来调节输⼊阻抗。为了减⼩天线尺⼨,可采⽤蛇形天线
设计天线应该考虑的问题:
1.天线⼯作频率的决定因素是天线的长度。天线长度介于1/4介质波长和1/4⾃由空间波长之间
2.PCB板材(通常都是FR4,Er=4.4)
3.PCB板厚
4.PCB 板参考地平⾯的尺⼨
5.天线⾛线的宽度。
6.天线位置
7.外壳
HFSS设计环境
软件版本
HFSS v 15.0
求解类型(solution type)
Driven Terminal
激励类型
Lumped port
背景边界条件
Radiation
2.4Ghz蓝⽛和wifi天线设计
⼯作频率
Bluetooth/wifi⼯作于2.4Ghz1SM中⼼频率取2.45Ghz
PCB板信息
介质材料:FR4 Er=4.4
板厚:1mm
天线⾛线宽度:1.6mm
PCB板尺⼨:65mm×40mm
参考地⼤⼩:40mm×40mm
天线长度:
2.45Ghz时1/4各⾃由空间波长:30.6mm1/4个FR4介质波长:14.8mm
取⼆者中间值22.7mm 其中垂直长度8mm,⽔平长度14.7mm
创建参数化模型 便于参数扫描分析
分析天线长度和谐振频率 出天线⼯作于2.45Ghz对应的准确长度
分析PCB相关参数变化,对天线性能的影响
1.分析PCB 板厚对天线性能的影响
2.分析地平⾯⼤⼩对天线性能的影响
3.分析天线线宽对天线性能的影响
4.分析天线总长度对天线性能的影响,垂直长度和⽔平长度变化对天线性能的影响HFSS实操
打开hfss软件
插⼊⼀个hfss设计
对于PCB天线来说,我们最好使⽤终端驱动求解类型,所以将求解类型设置为终端求解类型
HFSS→Solution Type→ Driven Terminal
接下来就是创建PCB天线的模型,在创建模型之前,⾸先设置⼀下长度单位,当前系统默认的长度单位是mm,所以可以不⽤修改,如果不
是可以从Modeler→Units→Select Units(mm)
定义⼀系列的设计变量
Hfss→design properties→Add
此处添加⼀个变量
H—Sub来表⽰PCB班的厚度
W:天线⾛线宽度
H:天线在垂直⽅向上的长度
L:天线在⽔平⽅向上的长度
Gnd_x:参考地的长度
Gnd_y:参考地的宽度
如下Add以下变量
创建天线模型
⾸先创建PCB板的介质层:
单击创建长⽅形的快捷⽅式,创建⼀个任意⼤⼩的长⽅体。双击创建的Box1
更改数据
name更改为Substrate
materials→Edits搜索FR4双击选中FR4_epoxy
color→从基本颜⾊中选择墨绿⾊(4⾏3列)
Transparent→选择0.4
双击CreateBox打开Command对话框设置位置坐标和⼤⼩尺⼨
Position是设置这个长⽅体的顶点坐标。XYZ分别是设置长⽅体在XYZ⽅向上的长度,也就是长⽅体的长宽和⾼。
将参数设置成下图:
接着创建天线的⾛线部分
天线的⾛线部分是位于介质层的上表⾯,所以天线的⾛线是位于z=0的这个平⾯上。
单击创建长⽅形的快捷⽅式在z=0的平⾯上创建⼀个矩形。
创建好之后,双击新建的矩形⾯名称,打开他的属性对话框,更改他的名称为ILA,将它的颜⾊设置为铜黄⾊

本文发布于:2023-05-06 01:00:31,感谢您对本站的认可!

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