异物对天线性能的影响分析(2)

　　天线周围常见的异物有金属、纸板、木块、塑料制品、人及小动物等，可分为磁性介质和电性介质。本文主要选取铁块（μr=4000）、木板（εr=2.8）及肌肉组织（εr=47.7）作为模拟仿真对象，它们分别代表典型的磁介质、介电常数较小与介电常数较大的电性介质。在天线设计的基础上，分别分析异物类型、尺寸、位置等对天线性能的影响。

　　2.1不同的异物材料对天线的影响

　　天线水平放置，初始设定异物存在于天线正上方，底面距离天线5mm，异物模型尺寸为30mm×30mm×15mm，如图4所示。将异物设定成不同的材质，通过HFSS仿真，分别得到不同情况下天线的性能结果，如图5所示。由图5可以看出，当异物为金属等磁性介质时，天线的驻波比在2.8～6GHz变化较为剧烈；当异物为肌肉等介电常数较大的物质时，驻波比在1～5.5GHz频段变化较大，且在整个频段驻波比普遍较小；当异物为木头等介电常数较小的物质时，驻波比只在某些频段有微小变化。

　　图4异物存在于天线上方模型图图5不同异物情况下的天线驻波比2.2异物大小的不同对天线的影响

　　以金属材料为例，分析铁块大小的不同对天线性能的影响，得到的仿真结果如图6所示。其中，bs为异物模型的长与宽，高为bs/2。可以看出，随着异物模型的尺寸bsmm×bsmm×（bs/2）mm逐渐增大，天线驻波比的性能波动也越来越剧烈。

　　2.3异物位置的不同对天线的影响

　　当尺寸为20mm×20mm×10mm的铁块横向偏离天线中心位置的距离为bx（bx为偏移变量）时，对天线的性能影响如图7所示。由图7可以看出，偏移量变大时，驻波比的波动有增大的趋势；随着偏移量越来越大，驻波比的变化逐渐变小，趋向于无异物时的驻波特性。

　　图6铁块尺寸不同情况下图7铁块位置不同情况下

　　的天线驻波比的天线驻波比

　　3结束语

　　通过HFSS软件对阿基米德螺旋天线与异物进行建模仿真，分析了近距离异物的存在对天线性能的干扰作用，结果表明干扰程度与异物的材质、大小及与天线的相对位置有关。磁导率较大的磁性介质与介电常数较大的电性介质对天线性能影响较大，反之影响较小；异物尺寸越大对天线性能的影响越明显；异物所处的位置不同对天线性能的影响程度也有所不同。

　　仿真分析结果表明，近距离存在的物体将引起天线驻波等性能发生改变，可以利用天线性能的改变来判断某些系统中是否存在异物，以提高系统工作的可靠性和安全性。

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