基于HFSS的缝隙耦合贴片天线仿真

＼ ＼ ＼
。 ．
／
／ Baidu Nhomakorabeaｌ
Ｆｒ ｅ ｑ／ＧＨｚ
图３ 回 波 损耗 随频 率 变 化 图 对频带 宽度 （ Ｓ参 数 小 于 一 ｌ Ｏ ｄ Ｂ ）约 Ｏ ． ５ ２ Ｇ Ｈ ｚ ，相 对 频 带
宽度为 ８ ． ０ ６ ％。
图 ４为 驻 波 比 与频 率 的 相 对 变 化 关 系 图 。驻 波 比 是 衡 量 天 线 性 能 的 重 要 参 数 。从 图 中 可 以看 出驻 波 比在 频 率 为
大增益上升 到 ７ ． ６ ５ ｄ Ｂ。如 表 １ 所 示 。上 述 结 果 表 明 优 化 后 天 线 的性 能提 高较 大 ，且 缝 隙 的尺 寸 对 缝 隙 耦 合 天 线 的性 能影 响 明显 。
软 件 的优 化 功 能 可缩 短 工 程 师 设 计 天 线 的剧 期 ，对 灭 线 的 细 化 设 计 起 指 导 作 用 ．该 方 法 的 运 用 具 有 一 定 的 Ｉ 程 实 际 价 值
北 京 ：化 学Ｘ － 业 出版 社 ，２ ０ ０ ９ ．
［ ３ ］Ｇ Ｂ１ ５ ７ ６ — ８ ５ ． 低 压 锅 炉 水 质标 准 ［ ｓ ］ ［ ４ ］马 昌华． 锅 炉事故 防范与安 全运 行 ［ Ｍ］． 北 京 ：地 震 出 版
社 ．２ ０ ０ ０．
Ｌ ） 时 ，电 化 腐 蚀 就 会 自然 停 止 。 笔 者 根 据 以 上 的 方 法 ， 该 医 院两 台 锅 炉 换 管 后 进 行 保 养 ．经 过 了 一 年 多 的 时 问 ， 在 近 期对 锅 炉 进 行 内 外 部 检 验 时 ．发 现 保 养 的 效 果 十 分 理 想 ，同 时 ，司 炉 工 操 作 也 十 分 方 便 、 简单 。 但 是 ，如 果 锅 炉 内 有水 垢 （ 如 老 水垢 或 者 硅 酸 盐 等 难 溶 解 水 垢 ）的 情 况 下 ，在 第 一 次 采 用 这 种 保 养 方 法 时 ，在 锅 炉 经 保 养 后 开 炉
／
／ ｒ
Ｆ ｒ ｅ ｑ／ＧＨｚ
１ ３ － ３ ％ ，较 优 化 前 亦 有 较 大 提 升 。 同 样 ， 驻 波 比 的 带 宽 得
到 了 一 致 的 提 升 ，且 最 小 值 降 至 １ ． ２ ５ ｄ Ｂ 。 同时 ，天 线 的 最
（ 下转第 １ ９ ０页 ）
图４ 驻 波 比 随频 率 变 化 图
方 向尺 寸 的 变 化 范 围 分 别 为 １ ． ７ ｍ ｍ ≤Ｗ ≤２ ． ３ ａ ｒ ｍ 和
１ ｌ ｍｍ ￣ ＜ Ｌ≤ ２ ０ ｍｍ。
／ ／ ／
３ ． ２优 化 结 果
图 ５给 出 了 工 作 频 率 为 ６ ． ４ ５ Ｇ Ｈ ｚ时驻 波 比随一 缝 隙尺 寸 １ ． ｃ ｏ Ｑ Ｅ Ｊ 一 ＾ ， ， ∞ ＞
交 流
时 ，关 闭 锅 炉 的 排 污 阀 、排 空 阀 及 所 有 可 以关 闭 的 阀 ¨ ， 让 锅 炉 自然冷 却 ，直 到 下 次 开 炉 为止 。
前 ，一 定 要 打开 锅 炉 的人 孔 和 手 孔 等 ，彻 底 清 除 锅 炉 内 脱
∞它、（ ｔ Ｉ ． Ｏ 毫ｒ Ｉ ＿ １ ． 芑Ｏ — ０
好 ，但 仍 有 待 加 强 。
３尺 寸 优 化
３ ． １优 化约 束及 目标
缝 隙 耦 合 贴 片 天线 的 主 体 结 构 为 两层 介 质 ，天 线 的性
能 和结 构 的一 些关 键 尺 寸 是 密 切 相 关 的 。 例 如 ，上 层 介 质
板 的媒 介 参 数 影 响 天 线 的 阻 抗 带 宽 ，频 带 愈 宽 则 要 求 介 电 常数 愈低 而 厚 度 愈 厚 ，但 厚 度 的增 加 会 减 弱 贴 片 和 缝 隙 之 间 的耦 合 作 用 ，因 此 结 构 的 尺 寸需 综 合 考 虑 。 在 结 构 外 形 基 本 确 定 的 前 提 下 ，缝 隙 的 尺 寸 是 缝 隙耦

HFSS೒к᥼㤤
HFSS⬉⺕ӓⳳ䆒䅵ᑨ⫼䆺㾷 Ҏ⇥䚂⬉ߎ⠜力ߎ⠜ ᴢᯢ⋟㓪㨫 ᴢᯢ⋟ᠻヨˈҢᎹ⿟ᑨ⫼ⱘ㾦 ᑺߎথˈᓩ乚≵᳝HFSS෎⸔ⱘ ߱ᄺ㗙↿᮴䱰⹡ഄ䖯ܹHFSS䆒 䅵乚ඳ... HFSS໽㒓䆒䅵 ⬉ᄤᎹϮߎ⠜力ߎ⠜ ᴢᯢ⋟㓪㨫 ᴢᯢ⋟জϔ࡯԰ˈҢᎹ⿟ᑨ ⫼ⱘ㾦ᑺߎথˈⳈ㾖䗣ᕏഄ 䆆㾷Փ⫼HFSS䖯㸠໽㒓䆒䅵 ⱘܼ䖛⿟ˈ䅽໽㒓䆒䅵ϡ‫ݡ‬ 䲒...
，
／
Ｌ／ｍｍ
｝ 一
｛
．
ｆ ’
图５ ６ ． ４ ５ Ｇ Ｈ ｚ 时 驻 波 比随 缝 隙 尺 寸 的 变化 图
ｌ
‘
、
ｌ ＼ ，
＼
、 ＼
—
，
— 一
，
Ｊ ｆ
．
图 ６和 图 ７分 别 为 优 化 后 Ｓ １ Ｉ和 驻 波 比随 频 率 的 变 化 关 系 。 可见 优 化 后 中 心频 率 为 ６ ． ４ Ｇ Ｈ ｚ ，相 对 优 化 前 变 化 很 小 ，表 现 较 稳 定 。 回 波 损 耗 的 极 小 值 约 为 一 １ ９ ｄ Ｂ，较 优 化 前 有 较大 提升 。绝 对带 宽 和相对 带 宽分 别 为 ０ ． ８ ５ Ｇ Ｈ ｚ和
Ｉ
Ｉ ；
Ｉ
｛
一 ”
Ｉ
／
ｒ
ｌ ０
… ｆ ／
，
ｌ ＼
＼ ．
、
．
，
／ ，
．
／
；
Ｆｒ ｅ ｑ／ＧＨｚ
Ｆｒ ｅ ｑ／ＧＨｚ
图 ６ 优 化 后 回波 损 耗 随 频率 变 化 图
图７ 优 化后 驻 波 比随 频 率 变 化
԰㗙ㅔҟ
ᴢᯢ⋟ˈᖂ⊶ᇘ乥䌘⏅Ꮉ⿟Ꮬˈᮽᑈ↩ϮѢ⬉⺕എϢᖂ⊶ᡔᴃϧϮ˗‫ৢܜ‬ህ㘠Ѣᶤ㟾໽ ⷨお᠔ǃⶹৡ䗮ֵ݀ৌˈҢџ䳋䖒໽㒓/໽作㋏㒳䆒䅵ǃ鼠ࡼ䗮ֵ㒜ッᇘ乥ⷨথ੠ֵোᅠ ᭈᗻߚᵤㄝᮍ䴶ⱘᎹ԰˗㨫᳝ljHFSS⬉⺕ӓⳳ䆒䅵ᑨ⫼䆺㾷NJ˄Ҏ⇥䚂⬉ߎ⠜力ߎ ⠜˅ǃljHFSS໽㒓䆒䅵NJ˄⬉ᄤᎹϮߎ⠜力ߎ⠜˅ㄝϧϮк㈡˗Ўњᐂࡽ໻ᆊ᳈ࡴ催ᬜ Ⳉ㾖ⱘᄺдHFSSˈϢᖂ⊶EDA㔥ϧϮಶ䯳ড়԰ᓔথߎકњljϸ਼ᄺӮHFSSNJǃljHFSS ໽㒓䆒䅵ܹ䮼NJǃljHFSSᖂ⊶఼ӊӓⳳ䆒䅵ᅲ՟NJㄝ໮༫Ё᭛㾚乥෍䆁䇒⿟DŽ
气 。 当锅 炉 内 的 水 蒸 汽 和 氧 气 的 含 量 较 少 （ 低于 ０ ． ０ ３ ｍ ｇ ／
［ １ ］质 技 监 局 锅 发 ［ １ ９ ９ ９ ］２ ０ ２号 锅 炉定 期 检 验 规 则 ｌ Ｓ ｊ
［ ２ ］ 天 华 化 工 机 械 及 自动 化 研 究设 计 院． 腐蚀 与防护 手册 ［ Ｍ］
的变 化 。 由 图 可 见 ， 对 驻 波 比影 响 很 小 ， 这 是 由 于
＼
Ｉ
‘
，
的尺 寸 变 化 范 围 较 小 ．驻 波 比 相对 小 范 围 内 的变 化 不 敏
ｌ
、
Ｉ
？
／ ， ，
ｆ ｆ
感 。随 着 ￡的 值 增 大 ，驻 波 比的 值 变 化 较 明显 。 当 Ｌ小 于 １ ７ ｍ ｍ 时 ， 随 着 增 大 驻 波 比迅 速 由 ３减 小 到 １ － ３左 右 。 当 大于 １ ７ ｍｍ 时 ． 驻 波 比的 值 变 化 很 小 。 当 Ｗ＝ Ｉ ． ９ ｍ ｍ 且Ｌ ＝ １ ９ ｍｍ 时 驻 波 比达 到 最 小 值 １ ． ２ ６ ５ 。 表 明 在 相 应 的 尺 寸 修 改 范 围 内 ，这 一 组 尺 寸达 到最 优 解 。
作 为 设计 变 量 ，利 用 Ｈ Ｆ Ｓ Ｓ软 件 的参 数 分 析 和 优 化 分 析 功
能 调 整 了缝 隙 的 尺 寸 ，使 得 天 线 的 性 能 有 所 提 高 。 Ｈ Ｆ Ｓ Ｓ
ｆ 编辑 ： 吴 智 恒）
ᖂ⊶EDA㔥

HFSS೒к੠Ё᭛㾚乥෍䆁䇒⿟᥼㤤

http://www.mweda.com/eda/hfss.html
作 者 简 介 ：刘 明 锋 ，男 ， １ ９ ８ ２年 生 ，广 东 江 门人 ， 大学 本 科 ，助
理 工 程 师 。研 究 领 域 ：锅 炉 和压 力容 器 等 承 压 类 特 种 设 备检 验 。
ｆ 编辑 ： 王 智 圣１
（ 上接第 ３ ９页 ）
一
ｌ ‘ 芑ｏ ＼
毫等１ ＇ 宝螗＞
出版 社 ．１ ９ ８ ８
４结 语
利用 Ｈ Ｆ Ｓ Ｓ建 立 了 天 线 的 物 理 模 型 ．求 解 得 到 了 回波 损 耗 曲线 、电压 驻 波 比 曲线 等 结 果 。将 缝 隙 的 长 和 宽 尺 寸
第一 作 者 简 介 ：石 卫 卫 ，男 ，１ ９ ７ ８年 生 ，山 西 曲 沃 人 ，硕 十 ， 程 师 。研 究 领 域 ：机 械 制 造及 Ａ动化 。 已发 表 论 文 ２篇 。
制造 业信
Ｍ Ｉ ｐ＼一 一 ｌ ＿ ｏ＾ Ｉ ｄ－ ＝ Ｊ １ ． １ ｌ Ｏ Ａ — ； ． １ ｖ ∞奄
６ ． ４ ５ Ｇ Ｈ ｚ 的 波 谷 处 的 极值 约 为 １ ． ７ 。频 带 范 围与 Ｓ参 数 基 本
一
致 。该天线 最大增益 为 ７ ． １ ｄ Ｂ ， 整 体 来 看 天 线 的 性 能 较

HFSSЁ᭛㾚乥䇒⿟᥼㤤
ϸ਼ᄺӮHFSSЁ᭛㾚乥䇒⿟ ᴢᯢ⋟Џ䆆 Ё᭛䇁䷇䆆㾷ˈ㾚乥᪡԰ⓨ 冫ˈⳈ㾖ǃ⫳ࡼǃᯧᄺ˗ϸ਼ 14໽ⱘ催⏙㾚乥䇒⿟ˈ䅽ᙼ೼ ᳔ⷁⱘᯊ䯈‫ݙ‬䖙䗳❳ᙝǃᄺӮ ᑊᥠᦵHFSSⱘᅲ䰙᪡԰੠Ꮉ ⿟ᑨ⫼... HFSS໽㒓䆒䅵ܹ䮼㾚乥䇒⿟ ᴢᯢ⋟Џ䆆 Ё᭛㾚乥䇒⿟ˈܼ䴶䆆㾷њ໽ 㒓ⱘ෎⸔ⶹ䆚ǃHFSS໽㒓䆒 䅵ⱘ⌕⿟੠HFSS໽㒓䆒䅵ⱘ 䆺㒚᪡԰䆒㕂ˈ䕙ҹHFSS໽ 㒓䆒䅵ᅲ՟ˈࡽᙼ䖙䗳ᥠᦵ HFSS໽㒓䆒䅵ⱘ㽕乚...
与信 息 学报 ，２ ０ ０ ７，２ ９（ ４ ） ：９ ９ １ — ９ ９ ３ ．
［ ３ ］ 汪伟 ，钟 顺 时 ，梁 仙 灵． ｘ形微带缝隙天线 ［ Ｊ ］． 上海 大学学
报 ，２ ０ ０ ５ ，１ １（ １ ） ：１ — ３ ．
［ ４ ］ 张 均 ，刘 克 诚 微 带 天 线理 论 与 工 程 ［ Ｍ］ 北 京 ： 国防 Ｘ － 业
参 考 文献 ：
表 １ 优 化 前 后 天 线 参 数 对 比
［ １ ］ 柴 雯 雯 ，张 晓娟 ． 新 型宽带 ｕ形 缝贴 片天线阵 ［ Ｊ ］ 电 子 与 信 息 学报 ，２ ０ ０ ８ ，３ ０（ ３ ） ：７ ５ ６ — ７ ５ ８ ． ［ ２ ］张辉． 基 于 Ｈ 形缝 隙 耦 舍 的 宽 带 圆 极 化 微 带 天线 ［ Ｊ Ｊ．电子
䆺ᚙ⌣㾜˖http://www.mweda.com/eda/hfss.html

Copyright © 2006 - 2011 ᖂ⊶EDA㔥, All Rights Reserved Ϯࡵ㘨㋏˖mweda@163.com
落 的水 垢 ， 以防 止堵 塞锅 炉 排 污 管 。
参考文献 ：
螗ｖ ∞
５结束 语
锅 炉 的停 炉保 养 。主 要 是 为 了 防 止腐 蚀 ．延 长 锅 炉 的 使 用 寿 命 。而 锅 炉 水 侧 的 腐 蚀 ，一 般 是 发 生 电 化 腐 蚀 。产 生 电 化 腐 蚀 的 原 因 ，主 要 是 因为 锅 炉 内 存 在 有 水 蒸 汽 和氧
合 天 线 的 重 要 的 尺 寸 ，直 接 影 响 着 谐 振 频 率 和谐 振 电 阻 。
本 文 以缝 隙 的 长 和 宽 为 设 计 变 量 ， 以 提 高 天 线 的带 宽 为优 图２ ＨＦ Ｓ Ｓ中建 立 的 天 线模 型 化 目标 ．运 用 ＨＦ Ｓ Ｓ软 件 的 参 数 分 析 和 优 化 功 能 对 天 线 开 展 了尺 寸 优 化 工 作 。缝 隙 仍 位 于贴 片 的正 下 方 ， 方 向和 Ｙ