在实际应用中 ， 射频谐振器天线通常工作于模下 ， 其谐振频率计算公式为：（4.1）其中：c为真空中光速 ， 为相对介电常数 ， 为谐振器半径 ， 为谐振器高度 。
上式估计模的谐振频率有的误差 ， 所以我们常使用的如下所示修正后的经验公式：（4.2）另外 ， 由于在HFSS中辐射边界距离辐射体通常需要不小于个工作波长 ， 所以外部空气腔的尺寸可以由此计算 。
4.2 天线的设计圆柱形射频谐振器天线设计如图所示：图4.2 射频谐振器天线设计图最大的圆柱体为空气腔 ， 扁平柱体为介质基底 ， 内嵌小圆柱为介质谐振腔 ， 基底上有一圆柱形探针 。
它们的 。

33、具体位置及材料设定为：表4.1 位置及材料设定名称中心位置坐标（x ， y ， z）材料相对介电常数空气腔（0mm ， 0mm ， -30mm）Vacum1介质基底（0mm ， 0mm ， 0mm）Rogers RT/duroid 5880（tm）2.2介质谐振器（0mm ， 0mm ， 1.6mm）Rogers TMM 10(tm)9.2探针（0mm ， 0mm ， 0mm）pec1圆柱形射频谐振器天线的具体参数设定如下图所示：图4.3 参数设置图其中：r_P表示探针半径 ， 值为0.5mm；h_P表示探针高度 ， 值为1.6mm；r_Sub表示基底半径 ， 值为25mm；h_Sub表示基底高度 ， 值为1.6mm；r_Diel表示介质谐振腔半径 。

34、 ， 值为12.8mm；h_Diel表示介质谐振腔高度 ， 值为25.8mm 。
由公式（4.2）可以算出天线谐振频率约为4.19GHz ， 谐振波长约为0.0716m 。
r_Air表示空气腔半径 ， h_Air表示空气腔高度 ， 它们值可以分别通过之前所提到的HFSS辐射边界条件算出 ， 为使得介质谐振器部分上下底面和圆柱侧面距空气腔距离相同 ， 所以设计空气腔也为圆柱形 ， 其半径值为42.8mm ， 高度值为87.4mm 。
此时空气腔与谐振器的距离为30mm 。
r_Cut表示接地板切除能量传输端口半径 ， 值为1mm；L1表示端口在x轴上距原点的距离 ， 设定为9.5mm 。
将介质谐振器和参考地设置为理想电边界 ， 空气腔设置为辐射边界 。
如下图所 。

35、示：图4.4 理想电边界设置图图4.5 辐射边界设置图最后设置端口激励和求解 。
由于端口中心位置坐标为（9.5 ， 0 ， 0） ， 同轴探针半径为0.5mm ， 端口半径为1mm ， 所以设置积分线起始点坐标X、Y、Z分别（10 ， 0 ， 0）；然后设置dX、dY、dZ为（0.5 ， 0 ， 0） 。
在求解设置中 ， 设置求解频率为谐振频率4.19GHz ， 最大迭代次数为20 ， 收敛误差为0.02 ， 如下图所示：图4.6 求解设置图在扫频设置中 ， 因为谐振频率的关系 ， 设置扫频范围为1GHz-6GHz ， 步频为0.05GHz 。
如下图所示：图4.7 扫频设置图射频谐振器天线的设计和边界条件、激励设置全部完成 。
4.3 仿真结果及分析4.3.1回波损 。

36、耗分析回波损耗图如下所示：图4.8 回波损耗图如图所示 ， 天线的谐振频率接近4.3GHz ， 和4.19Hz有一定差距 ， 这会在接下来的参数扫频分析和优化设计中得到解决 。
在4.19GHz谐振点上 ， 回波损耗值约为21.25dB 。
4.3.2 参数扫频分析由于谐振频率并不在4.19GHz ， 所以添加参数扫频分析项 。
由于射频谐振器天线的谐振频率和谐振腔半径与高度有关 ， 因此可以将半径与高度设置为参数扫频变量 。
首先添加谐振腔半径 ， 具体如下图所示：图4.9 半径扫频设置图其中 ， 由于初始半径设置为12.8mm ， 所以可以将参数扫频的起始值和终止值分别设置为11.8mm和13.8mm ， 步长设置为0.5mm ， 扫频方式设置为线 。

37、性扫频 。
扫频后的回波损耗图如下所示：图4.10 半径扫频图由上图可知 ， 当谐振腔半径在12.8mm-13.3mm之间时 ， 谐振频率会落在4.19GHz上 。
接下来再来分析谐振腔高度对谐振频率的影响 ， 设置方式类似于半径 ， 选取的初始值和终止值分别为24.8mm和26.8mm ， 步长为0.5mm 。
扫频分析图如下所示：图4.11 高度扫频图由上图可知 ， 当谐振腔高度在20.8mm-23.8mm之间时 ， 谐振频率会落在4.19GHz上 。
4.3.3输入阻抗和同轴线馈电点位置的变化关系对于该圆柱形射频谐振器天线而言 ， 其输入阻抗和同轴线馈电点位置之间存在一定的关系 ， 将馈电点的位置L1设置为扫描分析项 ， 起始值和终止值分别设 。

38、为0mm和10mm ， 步长设置为2mm 。
输入阻抗实部和虚部与同轴线馈电点位置的变化关系曲线如下图所示：图4.12 输入阻抗实部和虚部与同轴线馈电点位置变化关系图从结果报告可知 ， 当同轴线馈电点从谐振器中心向边缘移动时 ， 天线输入阻抗的电阻部分从1逐渐增大到52左右 ， 电抗部分从22左右减小到10左右 。

稿源：(未知)

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标题：射频|射频谐振器天线的设计与仿真毕业论文( 六 )