[發明專利]矩形貼片微帶天線諧振電阻計算方法及系統

有效

• 申請號: 201611124137.3
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106777645B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 王鐘葆;佘如茹;房少軍;祝子輝;陳弘;楊貝
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 21212 大連東方專利代理有限責任公司
• 代理人: 王丹;李洪福

1.一種矩形貼片微帶天線諧振電阻計算方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)、確定所要計算的矩形貼片微帶天線的物理尺寸及介質基片參數，所述的物理尺寸包括矩形貼片微帶天線的長度L、寬度W以及矩形貼片微帶天線饋電點到矩形貼片微帶天線中心的距離x₀，所述的介質基片參數包括介質基片的介電常數ε_r、厚度h以及矩形貼片微帶天線的有效介電常數ε_e；

(2)、計算該矩形貼片微帶天線邊緣場效應引起的擴展長度ΔL與擴展寬度ΔW，其中，ΔL以公式(1)計算，ΔW以公式(2)計算：

(3)、計算該矩形貼片微帶天線的所對應的諧振頻率f₀和品質因數Q_t；

式中，c為真空中的光速；

所述品質因數Q_t的計算方法如下：

式中，c₁以公式(9)計算：

式中，n₁為介質基片的反射系數，以公式(10)計算：

所述p以公式(11)計算：

式中，a₂、a₄和c₂分別為-0.16605、0.00761和-0.0914153，k₀為自由空間波數，以公式(12)計算：

所述η為輻射效率，以公式(13)計算：

(4)、利用電磁數值仿真技術，對所述矩形貼片微帶天線進行仿真分析，以獲得對應的諧振電阻；

(5)、利用步驟(1)-步驟(3)所獲取的數據擬合出矩形貼片微帶天線諧振電阻R_max，其中，矩形貼片微帶天線諧振電阻R_max的計算公式為：

式中，β₁、β₂、β₃、β₄、β₅和β₆為待定系數；

(6)、比較判斷通過公式(3)計算所得的矩形貼片微帶天線諧振電阻與采用電磁數值仿真技術得到的諧振電阻之間的相對誤差是否小于設定的閾值，是則確定通過公式(3)計算所得的矩形貼片微帶天線諧振電阻為最終的矩形貼片微帶天線諧振電阻。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：

所述諧振電阻計算公式(3)中的待定系數分別為：

β₁＝425.3253，β₂＝2.0871，β₃＝5.3382，β₄＝96.0506，β₅＝0.7232和β₆＝-2.3528。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：

所述仿真分析選定的矩形貼片微帶天線的物理尺寸的取值范圍為5mm≤L≤150mm，L/2≤W≤L，介質基片的介電常數取值范圍為1.05≤ε_r≤4.5，厚度的取值范圍為0.3mm≤h≤70mm。

4.一種矩形貼片微帶天線諧振電阻計算系統，其特征在于，包括：

參數確定模塊，其用于確定所要計算的矩形貼片微帶天線的物理尺寸及介質基片參數，所述的物理尺寸包括矩形貼片微帶天線的長度L、寬度W以及矩形貼片微帶天線饋電點到矩形貼片微帶天線中心的距離x₀，所述的介質基片參數包括介質基片的介電常數ε_r、厚度h以及矩形貼片微帶天線的有效介電常數ε_e；

第一計算模塊，其用于計算矩形貼片微帶天線邊緣場效應引起的擴展長度ΔL與擴展寬度ΔW，其中，ΔL以公式(1)計算，ΔW以公式(2)計算：

第二計算模塊，其用于計算該矩形貼片微帶天線的所對應的諧振頻率f₀和品質因數Q_t；

式中，c為真空中的光速；

所述品質因數Q_t的計算方法如下：

式中，c₁以公式(9)計算：

式中，n₁為介質基片的反射系數，以公式(10)計算：

所述p以公式(11)計算：

式中，a₂、a₄和c₂分別為-0.16605、0.00761和-0.0914153，k₀為自由空間波數，以公式(12)計算：

所述η為輻射效率，以公式(13)計算：

電磁數值仿真模塊，其用于對所述矩形貼片微帶天線進行仿真分析，以獲得對應的諧振電阻；

數據擬合模塊，其用于利用參數確定模塊、第一計算模塊及第二計算模塊所獲取的數據擬合出矩形貼片微帶天線諧振電阻R_max，其中，矩形貼片微帶天線諧振電阻R_max的計算公式為：

式中，β₁、β₂、β₃、β₄、β₅和β₆為待定系數；

以及比較判斷模塊，其用于比較判斷通過公式(3)計算所得的矩形貼片微帶天線諧振電阻與采用電磁數值仿真技術得到的諧振電阻之間的相對誤差是否小于設定的閾值，是則確定通過公式(3)計算所得的矩形貼片微帶天線諧振電阻為最終的矩形貼片微帶天線諧振電阻。