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车用制品技术与应用 康永·基于 HFSS 软件轮胎胎压监测系统微带天线的设计

仿真后得到的回波损耗 S 11 图像，如下图 11 所示。 表 5 参数 h 对天线性能的影响
参数 c/mm 最低 S 11 的频率 S 11 最低 /dB S 11 <10dB 的带
/MHz /MH
7.8 435.8 -42.25 3.0
8.2 433.9 -28.25 3.8
8.4 442.5 -46.25 2.7
仿真后得到的回波损耗 S 11 图像，如下图 13 所示。

图 11 参数 k 对回波损耗 S 11 的影响

从上表和上图的分析，在考虑工作频率和工作带
宽的情况下，选择 k=6.0 mm。
(3) 参数 c( 即锯齿宽度 ) 对天线性能的影响
当 c=1.0，1.5，2.0，2.5 时，通过 HFSS 软件进 图 13 短路片高度 h 对天性性能的影响
行仿真分析得到如下表 4 的数据。
从上述数据看出，在考虑工作频率和带宽的情况
表 4 参数 c 对天线性能的影响
下，短路片 h 的高度取 8.2 mm。
最低 S 11 的频率 / S 11 <10dB 的带
参数 c/mm S 11 最低 /dB
MHz /MH 3.3 天线性能的分析
1.0 432 -20.25 3.5
1.5 440 -19.25 4.3 利用 HFSS 软件，通过上述对各重要参数尺寸的
2.0 434 -25.90 4.0 分析，最终确定了最优的天线尺寸参数。下面进行天
2.5 439 -25.90 3.8
线性能的分析，包括天线的阻抗匹配情况和带宽，以
仿真后得到的回波损耗 S 11 图像，如下图 12 所示。
及天线最重要的辐射增益情况的分析。
3.3.1 天线的带宽
天线的回波损耗 S 11 仿真曲线如下图 14 所示，从
图中我们可以看出来，当回波损耗 S 11 <-10 dB 时的工
作频率在 430.9~434.7 MHz 内。设计的本天线工作带
宽约为 4 MHz，可以满足 TPMS 系统中对轮胎压力信
号的接收，可以达到要求的指标。
3.3.2 天线的输入阻抗
如下图 15 所示的 S 11 参数的 Smith 圆图，我们可
以从图中看出在 433 MHz 处，天线的归一化阻抗是
1.204 Ω，说明与 50 Ω 阻抗匹配良好，符合天线馈线
图 12 参数 c 对回波损耗 S 11 的影响
的要求。
从上述数据分析看出，参数 c 对天线的回波损耗
3.3.3 天线的辐射特性
影响并无特殊规律。
如下图 16 所示为本设计的微带天线辐射方向图，
3.2.2 短路片的影响
从图中可以看出天线的 x 轴方向具有较高的增益，在
通过 HFSS 软件对短路片 h 的高度进行仿真分
y 轴方向几乎没有辐射，在 z 轴的天线增益不是很理想。
析，发现 h 对天线的谐振频率有一定的影响。当
设计的天线全向性不是太理想，在 z 轴方向需要增强。
h=7.8/8.2/8.4 mm 时，对天线的影响，如下表 5
这样才能在 TPMS 系统中读写器实时准确接收到每一
所示。
个轮胎发来的胎压信息，实现对胎压情况实时监测。

年
2019 第 45 卷 ·25·