[发明专利]矩形贴片微带天线谐振电阻计算方法及系统

权利要求书

1.一种矩形贴片微带天线谐振电阻计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、确定所要计算的矩形贴片微带天线的物理尺寸及介质基片参数，所述的物理尺寸包括矩形贴片微带天线的长度L、宽度W以及矩形贴片微带天线馈电点到矩形贴片微带天线中心的距离x₀，所述的介质基片参数包括介质基片的介电常数ε_r、厚度h以及矩形贴片微带天线的有效介电常数ε_e；

(2)、计算该矩形贴片微带天线边缘场效应引起的扩展长度ΔL与扩展宽度ΔW，其中，ΔL以公式(1)计算，ΔW以公式(2)计算：

(3)、计算该矩形贴片微带天线的所对应的谐振频率f₀和品质因数Q_t；

式中，c为真空中的光速；

所述品质因数Q_t的计算方法如下：

式中，c₁以公式(9)计算：

式中，n₁为介质基片的反射系数，以公式(10)计算：

所述p以公式(11)计算：

式中，a₂、a₄和c₂分别为-0.16605、0.00761和-0.0914153，k₀为自由空间波数，以公式(12)计算：

所述η为辐射效率，以公式(13)计算：

(4)、利用电磁数值仿真技术，对所述矩形贴片微带天线进行仿真分析，以获得对应的谐振电阻；

(5)、利用步骤(1)-步骤(3)所获取的数据拟合出矩形贴片微带天线谐振电阻R_max，其中，矩形贴片微带天线谐振电阻R_max的计算公式为：

式中，β₁、β₂、β₃、β₄、β₅和β₆为待定系数；

(6)、比较判断通过公式(3)计算所得的矩形贴片微带天线谐振电阻与采用电磁数值仿真技术得到的谐振电阻之间的相对误差是否小于设定的阈值，是则确定通过公式(3)计算所得的矩形贴片微带天线谐振电阻为最终的矩形贴片微带天线谐振电阻。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述谐振电阻计算公式(3)中的待定系数分别为：

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

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述仿真分析选定的矩形贴片微带天线的物理尺寸的取值范围为5mm≤L≤150mm，L/2≤W≤L，介质基片的介电常数取值范围为1.05≤ε_r≤4.5，厚度的取值范围为0.3mm≤h≤70mm。

4.一种矩形贴片微带天线谐振电阻计算系统，其特征在于，包括：

参数确定模块，其用于确定所要计算的矩形贴片微带天线的物理尺寸及介质基片参数，所述的物理尺寸包括矩形贴片微带天线的长度L、宽度W以及矩形贴片微带天线馈电点到矩形贴片微带天线中心的距离x₀，所述的介质基片参数包括介质基片的介电常数ε_r、厚度h以及矩形贴片微带天线的有效介电常数ε_e；

第一计算模块，其用于计算矩形贴片微带天线边缘场效应引起的扩展长度ΔL与扩展宽度ΔW，其中，ΔL以公式(1)计算，ΔW以公式(2)计算：

第二计算模块，其用于计算该矩形贴片微带天线的所对应的谐振频率f₀和品质因数Q_t；

式中，c为真空中的光速；

所述品质因数Q_t的计算方法如下：

式中，c₁以公式(9)计算：

式中，n₁为介质基片的反射系数，以公式(10)计算：

所述p以公式(11)计算：

式中，a₂、a₄和c₂分别为-0.16605、0.00761和-0.0914153，k₀为自由空间波数，以公式(12)计算：

所述η为辐射效率，以公式(13)计算：

电磁数值仿真模块，其用于对所述矩形贴片微带天线进行仿真分析，以获得对应的谐振电阻；

数据拟合模块，其用于利用参数确定模块、第一计算模块及第二计算模块所获取的数据拟合出矩形贴片微带天线谐振电阻R_max，其中，矩形贴片微带天线谐振电阻R_max的计算公式为：

式中，β₁、β₂、β₃、β₄、β₅和β₆为待定系数；

以及比较判断模块，其用于比较判断通过公式(3)计算所得的矩形贴片微带天线谐振电阻与采用电磁数值仿真技术得到的谐振电阻之间的相对误差是否小于设定的阈值，是则确定通过公式(3)计算所得的矩形贴片微带天线谐振电阻为最终的矩形贴片微带天线谐振电阻。