2.2微带天线的激励方法

2.2.1微带馈电

如果微带馈线在一侧获得良好的匹配，天线的几何形状必须仅通过主模式进行维护。此外，场沿矩形金属贴片的宽度发生变化。因此，当馈线沿着贴片的宽度移动时，输入阻抗发生变化，馈线与天线之间的耦合会发生变化。使得谐振频率将产生小的漂移，而天线的辐射图保持相同，这可以通过改变贴片尺寸或天线尺寸来补偿谐振频率的漂移。对于微带馈电，我们可以通过惠更斯原理将馈电模型看成微带电介质基板和接地板之间的电流带。在相对较薄的微带线中，除了馈线的极邻近区域外，电流带的电流在贴片边界上的任何位置都很小。当微带天线工作在理想情况下时，馈电可以看作具有恒定电流的均匀电流带，用于为天线提供激励[5]。

图2.3馈电模拟

2.2.2同轴线馈电

同轴线是典型的双导体传输系统，由内部和外部同轴两根导体柱，中间为支撑介质。同轴线是微波技术中最常见的TEM模式传输线，分为硬结构和软结构。硬同轴线是圆柱形铜棒作为内导体，同心铜管为外导体，内外导体介质支撑之间，此同轴线也称为同轴波导[6]。

如图2.3所示，根据惠更斯原理，同轴馈电可以看作是用一个由接地面流向顶面的电流圆柱带。该电流带可以认为是圆柱的中心轴，具有等效宽度的均匀电流带。

2.3倒F型蓝牙天线的基本理论

2.3.1天线的基本原理

倒F型蓝牙天线的基本结构如图2.4所示。其中接地平面可以作为反射面，矩形单元是平行于接地平面的矩形金属贴片，用于连接辐射单元和接地平面，将使矩形辐射金属贴片的长度减半，使天线的尺寸收缩，此时在短路金属片的位置，

T空1t的电场为零[7]。天线加载的方式有两种，一种是当短路金属板的宽度等于

矩形辐射贴片边长一端较短一端的长度时的“短路面加载”；另外一种是当短路

金属片的宽度比矩形金属贴片边长一端较短一端的长度窄时的“短路壁加载”，这时会增加天线的有效电感，共振频率低于传统的短路微带天线。所以在天线尺寸相同的情况下，为了获得相同的共振频率，需要减小就小平面矩形金属片，从而使整个天线收缩[7]。

图2.4天线的基本结构

2.3.2天线带宽的影响因素

倒F型蓝牙天线中的辐射金属贴片的高度H对带宽起关键性作用，辐射金属贴片H的值越大，天线的带宽将会越宽。如图2.5是在电压驻波比小于2

（VSWR<2）时，工作于2.45GHz时倒F型蓝牙天线的高度与相对带宽的关系，由图2.5可知，随着高度H的增加，天线的相对带宽也会随之增加。天线高度严重影响天线的带宽，天线高度直接影响设备体积，因此在进行天线设计时要充分考虑到带宽和高度之间的平衡[8]。

图2.5天线高度H和相对带宽之间的关系

短路金属的宽度同样对天线的带宽有影响。如图2.6所示，倒F型蓝牙天线模型中示出了短路金属片宽度W与天线的相对带宽的关系。从图2.6可以知，随着短路金属片宽度W值的变小，天线的相对带宽会变小。

图2.6天线相对带宽和宽度W之间的关系

此外，接地平面的面积也会对天线带宽产生影响。所以可以通过减小接地面的面积来增加天线的带宽。

2.4在HFSS中的倒F型蓝牙天线设计

2.4.1新建设计工程

（1）运行HFSS13.0并新建新工程，点击运行HFSS软件会自动新建一个HFSS工程，选择主菜单中的file---SaveAs命令，将工程名称保存为LZZ.hfss.

（2）设置求解类型为驱动求解。从主菜单选择[HFSS]中的[SolutionType]命令，打开SolutionType对话框，选中DrivenModal，然后单击OK保存设置。