微带天线课程设计报告书

微带天线的仿真设计一、设计目的与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与熟练掌握 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，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 ω，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<<λ，场沿 h 方向均匀分布。在最简单的情况下，场沿宽度 ω 方向也没有变化，而仅在长度方向（L≈λ/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重量和水平重量，两垂直重量方向相反，水平重量方向一样，因而在垂直于接地板的方向，两水平重量电场所产生的远区场同向叠加，而两垂直重量所产生的场反相相消。因此，两开路端的水平重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 ω 均匀分布。缝的宽度△L≈h，长度为 ω，两缝间距为 L≈λ/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，...