(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111476367.7 (22)申请日 2021.12.0 6 (71)申请人 安徽大学 地址 230601 安徽省合肥市经济技 术开发 区九龙路1 11号 申请人 池州信安电子科技有限公司 (72)发明人 程光尚　楚佰通　黄志祥　杨利霞　 刘银燕　 (74)专利代理 机构 合肥国和专利代理事务所 (普通合伙) 34131 代理人 张祥骞 (51)Int.Cl. G06F 30/10(2020.01) G06F 30/20(2020.01) H01Q 1/50(2006.01)H01Q 15/00(2006.01) (54)发明名称 一种频率可重构滤波天线设计方法 (57)摘要 本发明涉及一种频率可重构滤波天线设计 方法， 包括： 建立微带滤波天线模型， 对微带滤波 天线进行模式分析， 得出微带滤波天线的模式曲 线特点； 在微带滤波天线上设置寄生贴片； 对带 有寄生贴片的微带滤波天线进行特征模分析， 分 析所有的模式， 对于不符合微带滤波天线的模式 根据其模式电流对天线的结构进行修改； 分析所 有模式电流的分布特点， 增加激励结构， 最后对 天线结构进行仿真优化。 本发明使用特征模理论 实现对辐射体在任意频域范围内潜在辐射能力 的展示， 便于找到所需要的模式并加以利用， 对 于不需要的模式可以根据其模式电流来改变其 影响； 本发明使用特征模理论指导天线馈电的选 择， 减少在天线设计过程中的工作量。 权利要求书2页 说明书5页 附图11页 CN 114154205 A 2022.03.08 CN 114154205 A 1.一种频率可重构滤波天线设计方法， 其特 征在于： 该 方法包括下列顺序的步骤： (1)建立微带滤波天线模型， 对微带滤波天线进行模式分析， 得出微带滤波天线的模式 曲线特点； 所述微带滤波天线模 型由矩形辐射贴片、 第一介质板和金属地板组成， 矩形辐射 贴片印刷在第一介质板的上板面， 金属地板印刷在第一介质板的下板面； (2)在微带 滤波天线上设置寄生贴片； (3)对带有寄生贴片的微带滤波天线进行特征模分析， 分析所有的模式， 对于不符合微 带滤波天线的模式根据其模式电流对天线的结构进行修改； (4)分析所有模式电流的分布特点， 增 加激励结构， 最后对天线结构进行仿真优化。 2.根据权利要求1所述的频率可重构滤波天线设计方法， 其特征在于： 所述步骤(1)具 体包括以下步骤： (1a)首先在CST微波工作室中， 建立 微带滤波天线模型， 进行模式分析； (1b)启动 CST的网格剖分功能， 对微带滤波天线进行网格划分， 然后启动求解器， CST依 据网格划分结果对下列公式进行求 解： 其中， [X]和[R]分别是阻抗矩阵的虚部和实部， λn表示为第n个特征向量 的特征值； 当 λn等于零时， 表示结构具有最大的辐射能量， 即处于谐振； 模态显著性MS的计算公式如下： 其中， j为虚数单位， MS的值域为0到1， MS的值为1时表示此时的辐射能力最强； 当MS值 等于0.707时， 辐射功率 为之前的一半， 辐射带宽BW定义 为MS值大于 0.707的频率范围； (1c)提取微带滤波天线的MS的值， 并绘制MS关于频率的曲线图， 即微带滤波天线的模 式分布曲线； 观察MS曲线， 得 出模式分析 结果。 3.根据权利要求1所述的频率可重构滤波天线设计方法， 其特征在于： 所述步骤(2)是 指： 在矩形辐 射贴片的上方设置与其长宽比大致相同的寄生贴片， 寄生贴片印刷在第二介 质板的板面上， 寄生贴片与第二介质板的尺寸大小一致， 第二介质板的板面与第一介质板 的板面平行， 第二介质板与第一介质板之间设置连接件。 4.根据权利要求1所述的频率可重构滤波天线设计方法， 其特征在于： 所述步骤(3)具 体包括以下步骤： (3a)对带有寄生贴片的微带滤波天线进行模式分析， 得到MS曲线关于频率的变化的曲 线， 记录各个模式在MS值等于1时的频率值， 并将这些值设置为CST计算电流图的监视点， 启 动CST计算电流分布； (3b)提取并绘制出带有寄生贴片的微带滤波天线各个模式的电流图， 观察得到的电流 图的电流流向； 当某个模式的矩形辐 射贴片的整体电流流向与寄生贴片电流流向相同时， 判断该模式符合微带滤波天线的特点； 反之， 当某个模式的矩形辐 射贴片的整体电流流向 与寄生贴片电流 流向相反时， 判断该模式则不符合 微带滤波天线的特点； (3c)分析带有寄生贴片的微带滤波天线的全部模式， 对于不符合微带滤波天线特点的权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114154205 A 2模式修改其天线结构， 具体为： 对于寄生贴片的电流流向平行于X轴的模式， 在寄生贴片上 蚀刻一个平行于Y轴的缝隙， 缝隙长度小于 寄生贴片的长度； 对于 寄生贴片的电流流向平行 于Y轴的模式， 在寄生贴片上蚀刻一个平行于X轴的缝隙。 5.根据权利要求1所述的频率可重构滤波天线设计方法， 其特征在于： 所述步骤(4)具 体包括以下步骤： (4a)将带有缝隙的微带滤波天线进行模式分析并绘制出各个模式的电流分布， 观察矩 形辐射贴片的电流流向， 对于电流流向平行于X轴的模式， 使用一个平行于X轴含有1/4波长 阻抗匹配的第一微带线进行激励； 对于电流流向平行于Y轴的模式， 使用一个平行于Y轴含 有1/4波长阻抗匹配的第二 微带线进行激励； (4b)将含有激励结构的微带滤波天线在高频结构仿真软件HFSS中进行建模， 并将所有 结构变量 参数化建模； 启动HFS S进行仿真优化， 优化得到符合预期结果的天线尺寸。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114154205 A 3