1、微带天线的仿真设计 一、设计目的及技术指标一、设计目的及技术指标 学习和掌握 HFSS 软件，加强对相关知识的理解和掌握。本设计就是基于微带贴片天线 基础理论以及熟练掌握 HFSS10 仿真软件基础上，设计一个右手圆极化矩形贴片天线，其工 作频率为 2.45GHZ。创建切角，并设馈电位置在（-8,0,0） ，探针半径 dx:0,dy:0,dz:5；端口面 位置（-8，0,0） ，半径 dx:1.5,dy:0,dz:0。 二、设计原理二、设计原理 1、微带天线的结构 微带天线是由一块厚度远小于波长的介质板（成为介质基片）和（用印刷电路或微波集 成技术）覆盖在他的两面上的金属片构成的，其中完全覆盖
2、介质板一片称为接触板，而尺寸 可以和波长想比拟的另一片称为辐射元。 微带天线的馈电方式分为两种，如图所示。一种是侧面馈电，也就是馈电网络与辐射元 刻制在同一表面；另一种是底馈，就是以同轴线的外导体直接与接地板相连，内导体穿过接 地板和介质基片与辐射元相接。 微带天线的馈电 （a）侧馈 （b）底馈 2、微带天线的辐射原理 用传输线模分析法介绍矩形微带天线的辐射原理。矩形贴片天线如图： 矩形贴片天线示意图 设辐射元的长为 L，宽为，介质基片的厚度为 h。现将辐射元、介质基片和接地板视 为一段长为 L 的微带传输线，在传输线的两端断开形成开路，根据微带传输线的理论，由于 基片厚度 h，场沿 h 方向
3、均匀分布。在最简单的情况下，场沿宽度方向也没有变化， 而仅在长度方向（L/2)有变化。 在开路两端的电场均可以分解为相对于接地板的垂直分量和水平分量， 两垂直分量方向 相反，水平分量方向相同，因而在垂直于接地板的方向，两水平分量电场所产生的远区场同 向叠加，而两垂直分量所产生的场反相相消。因此，两开路端的水平分量可以等效为无限大 平面上同相激励的两个缝隙，缝的电场方向与长边垂直，并沿长边均匀分布。缝的宽度 Lh，长度为，两缝间距为 L/2。这就是说，微带天线的辐射可以等效为有两个缝隙 所组成的二元阵列。 经过查阅资料， 可以知道微带天线的波瓣较宽， 方向系数较低， 这正是微带天线的缺点， 除此
4、之外，微带天线的缺点还有频带窄、损耗大、交叉极化大、单个微带天线的功率容量小 等。 在这个课设中，借助 EDA 仿真软件 Ansoft HFSS 进行设计和仿真。Ansoft 公司推出的基 于电磁场有限元方法（FEM）的分析微波工程问题的三维电磁仿真软件，Ansoft HFSS 以其无 与伦比的仿真精度和可靠性，快捷的仿真速度，方便易用的操作界面，稳定成熟的自适应网 格剖分技术，使其成为高频结构设计的首选工具和行业标准，并已广泛应用于航空、航天、 电子、半导体、计算机、通信等多个领域，帮助工程师们高效的设计了各种高频结构。 三、设计步三、设计步骤及内容骤及内容 1、运行 HFSS，建立新的工程，并设置求解类型 Driven Modal，设置模型单位 mm。 2、设置天线微带模型 首先创建地板 GroundPlane。 然后建立介质基片 Substrate,贴片 Patch。 创建切角、 探针、 端口面等。 3、创建辐射边界，设置端口激励。并该问题设置求解频率及扫描频率范围。 4、设置无限大球面，确认设计后保存工程。 5、求解该工程，绘制该问题的反射系数曲线和 2
