微带天线课程设计报告书.docx
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1、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
2、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,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
3、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,水平分量方向一样,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
4、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、设计步骤与容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、
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