5g微带阵列天线讲解.docx

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5g微带阵列天线讲解

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

设计微带天线的第对于工作频率即为：

步是选择合适的介质基板，假设介质的介电常数为&r，

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，

式中，C

波长，即为：

是光速，辐射贴片的长度一般取为飞/2；这里e是介质内的导波

考虑到边缘缩短效应后，实际上的辐射单元长度L应为:

L—C-2丄

2f•.；e

式中，

计算，即为:

；e是有效介电常数，厶L是等效辐射缝隙长度。

它们可以分别用下式

1

Er+1Er—1h-5

；e（112）2

22w

.丄"412h（；e。

①⑶川°264）

®—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=4mmP寸，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。

Freq[GHz]

图2S11参数

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5.78dB

2.2X2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S11=-19dB,说明反射损耗小，匹配良好。

相对带宽约为2.8%。

CurveInfo

.dB（GainTotal）Setup1:

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

m25.0560-10.4730

dB（S（1,1））Setupl:

Sweepdy='12mm'

600

图8S11参数

目d—nraCGOd

RadiationPattern1

HFSSDesign1

CurveInfo

dB（GainTotal）

Setup1:

LastAdaptive

dx仁'60mm'Freq='5GHz'Phi='0deg'

dB（GainTotal）

Setup1:

LastAdaptive

dx仁'60mm'Freq='5GHz'Phi='90deg'

图9方向图

由S11参数图可以看到谐振点在5GHz反射损耗较小，带宽约为2%由方向图可以看到增益约为19.96dB，第一副瓣电平为-11.79dB。

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