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S频段圆极化微带阵列天线的设计与仿真江瑛杨宏春王雄（电子科技大学物理电子学院，成都610054）********************摘要:微带阵列天线的使用对飞机的隐身性能、机动性能等都具有非常重要的现实意义,在分析矩形微带天线设计原理的基础上,依据指标设计要求,完成了一个S频段圆极化微带天线阵的设计;同时,利用三维电磁场仿真软件(A n s o f t H F S S)进行了仿真,并对其设计的参数进行了优化;在此基础上,通过实物加工,暗室实测,以及与A n s o f t H F S S仿真结果进行比较,对比结果表明本文设计的天线很好的达到了设计要求，具有一定的实用工程价值.关键词:微带天线;阵列;圆极化The Design and Simulation of an S-bandCircularly Polarized Microstrip Antenna ArrayJIANG YING（School of Physical Electronics, University of Electronic Science andTechnology of China, Chengdu 610054, P. R. China.)Abstract: It is important to use microstrip antenna in aircraft for stealth and movement . Based on the principle of rectangle microstrip antenna , the S- band circularly polarized microstrip antenna array is designed according to the quota requirement . By using a software for 3D electro-magnetic field analysis (Ansoft HFSS) , the S-band microstrip antenna array is simulated and the optimization of the parameters of design is obtained. The material object of antenna is made and measured in microwave anechoic chamber . The design of the S-band microstrip antenna array meets the requirement well comparing with HFSS′s simulation result and has practical engineering value.Keywords:microstrip antenna ; array ; circularly polarized1 引言从微带天线的概念提出以来,由于它剖面薄,重量轻,可与载体共形,易与有源器件集成等优点,已经被广泛地应用于卫星通信、导航等领域。
宽带圆极化微带天线设计关键词：微带天线，X波段，设计，分析，HFSS，仿真目录1 绪论 (1)1.1 本课题研究背景 (1)1.2 微带天线的发展 (1)1.3 微带天线的优缺点 (2)1.4 本课题研究内容 (3)2 微带天线基本概念及原理 (5)2.1 天线的基本概念 (5)2.2 天线的辐射原理 (6)2.3 天线的基本参数 (6)2.3.1 天线的极化 (7)2.3.2 天线方向图的概念 (7)2.3.3 天线输入阻抗的计算方式 (8)2.3.4 天线的谐振频率与工作频带宽带 (8)2.3.5 天线的驻波比 (9)2.4 微带天线的简介 (10)2.4.1 微带天线的结构与分类 (10)2.4.2 微带天线的辐射机理 (10)2.4.3 微带天线的形状 (11)2.5 微带天线的分析方法 (11)2.5.1 传输线模型法 (11)2.5.2 空腔模型法 (13)2.5.3 积分方程法 (13)2.6 微带天线的馈电方法 (14)2.7 微带天线圆极化技术 (15)2.7.1 圆极化天线的原理 (15)2.7.2 圆极化实现技术 (16)3 宽带异形贴片微带天线设计 (21)3.1 微带天线的仿真 (21)3.2 Ansoft HFSS高频仿真软件的介绍 (21)3.3 HFSS对具体实例的仿真 (21)3.3.1 选取微带天线模型 (21)3.3.2 微带天线的仿真优化 (23)4 双点馈电圆形圆极化微带天线设计 (35)4.1 HFSS对圆极化微带天线的仿真 (35)4.1.1 选取圆极化微带天线模型 (35)4.1.2 圆形圆极化微带天线的仿真优化 (35)5 总结结论及展望 (41)参考文献 (42)1 绪论1.1 本课题研究背景天线作为电磁波的发射和接收装置，在无线通信和雷达系统中有着不可替代的作用。
自19 世纪初首次在跨越大西洋的无线通信使用天线以来，无数科学家投身到了天线的研究当中。
2015届《微波射频》课程设计《微带天线设计与仿真》学生姓名邹海洋学号5021211133所属学院信息工程学院专业通信工程班级通信工程15-1指导教师石鲁珍教师职称讲师塔里木大学教务处制目录微带天线的设计与仿真.......................................... - 3 -摘要.......................................................... - 3 -关键词：微带天线ADS2009 . (3)微带天线的设计背景知识........................................ - 3 -1、微带天线的基础知识： (3)1、微带天线主要的优点：.................................... - 3 -2、微带天线的主要的缺点：.................................. - 3 -2、矩形微带天线： (4)3、工程设计方法 (4)4、主要技术指标 (5)矩形微带天线设计....................................................................................................................... - 6 -1、几何参数计算 .................................................................................................................... - 6 -2、微带天线具体设计与仿真的ADS仿真步骤： (8)微带天线匹配优化设计......................................... - 12 -1、设计步骤： (12)总结：....................................................... - 15 -参考文献：................................................... - 16 -微带天线的设计与仿真摘要天线是无线电设备的重要组成部分，其主要的功能是将电磁波发射只空气中或从空气中接收电磁波，所以天线也可视为射频收发电路与空气的信号耦合器。
摘要微带天线具有体积小，重量轻，低剖面，制造成本低，易于批量生产，易于和微带线路集成等特点，能得到单方向的宽瓣方向图，易于实现双频段、双极化等多功能工作。
这些优点使得微带天线在大约100MHz～100GHz宽广频域上，广泛应用于包括卫星通信、雷达、遥感、制导武器以及便携式无线电设备。
论文首先回顾了微带天线的发展史，介绍了它的结构、优缺点及应用，然后给出了微带天线的几种分析方法，包括传输线法，空腔模型法，积分方程法等，并介绍了微带天线圆极化的原理和实现方法以及微带天线的馈电方式。
然后在Ansoft HFSS中创建了一个单馈圆极化微带天线和双馈圆极化微带天线，分析了S11和VSWR参数，画出了方向图。
为了实现圆极化，进行了轴比的优化仿真，达到了较为理想的结果。
关键词：微带天线、圆极化、轴比AbstractThe microstrip antennas has the volume to be small, the weight is light, the low section plane, the production cost is low, easy volume production, easy and characteristics and so on microstrip line integration, can obtain the single direction wide petal directional diagram, easy to realize, the double polarization dual range and so on multi-purpose work. These merits cause the microstrip antennas in approximately the 100MHz-100GHz broad frequency range, widely applies in includes the satellite communication, the radar, the remote sensing, the guided weapon as well as the portable wireless apparatus.The paper first reviewed microstrip antennas's history, introduced its structure, the good and bad points and the application, then have given microstrip antennas's several analysis method, including the transmission long-base method, the cavity modeling, the integral equation law and so on, and introduced the microstrip antennas circular polarization's principle and realizes the method as well as microstrip antennas's feed method. Then AnSoft Hfss in the creation of a single-fed circular polarization microstrip antenna and double-fed circular polarization microstrip antenna and double-fed circular polarization microstrip antenna, the analysis of the S11 and VSWR parameters, to draw a pattern. In order to achieve circular polarization, the axis carried on the optimization simulation, to a more satisfactory results.Key words：microstrip antenna；circular polarization; axial ratio目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)第一章绪论 (1)§1.1微带天线的发展 (1)§1.2微带天线的定义和结构 (1)§1.3微带天线的优缺点 (2)§1.4微带天线的应用 (3)第二章微带天线的原理技术 (4)§2.1微带天线的辐射机理 (4)§2.2微带天线的分析方法 (5)§2.2.1传输线模型法 (5)§2.2.2空腔模型法 (8)§2.2.3积分方程法 (8)§2.3微带天线的馈电方法 (9)§2.4微带天线圆极化技术 (10)§2.4.1圆极化天线的原理 (10)§2.4.2圆极化实现技术 (11)§2.5其他形式的微带天线 (15)第三章圆极化微带天线的仿真与优化 (19)§3.1A NSOFT HFSS高频仿真软件的介绍 (19)§3.2圆极化微带天线的仿真优化 (19)§3.2.1圆极化微带天线的仿真设计 (19)§3.2.2天线轴比的优化 (22)第四章双馈圆极化微带天线的设计 (25)§4.1两路微带等功率分配器的设计与仿真 (25)§4.2双馈圆极化微带天线的仿真分析 (29)§4.2.1创建天线模型 (29)§4.2.2 优化天线模型 (33)致谢 (37)参考文献 (37)第一章绪论§1.1微带天线的发展微带天线的概念早在1953年就已经提出了，但并未引起工程界的重视。
基于ADS的微带天线的设计与仿真The design and simulation of PIFA based on ADS 王伟堃（Wang Weikun）06250109计算机与通信学院本科生毕业设计说明书基于ADS的微带天线的设计与仿真作者：王伟堃学号：06250109专业：通信工程班级：06级通信工程（1）班指导教师：侯亮答辩时间：2010年6月15日平面倒F天线(PIFA,Planar Inverted F Antenna)主要应用在手机终端中，由于其体积小、重量轻、成本低、性能好，符合当前无线终端对天线的要求，因而得到广泛的应用，进行了许多研究工作。
先进设计系统(Advanced Design System)，简称ADS，是安捷伦科技(Agilent)为适应竞争形势，为了高效的进行产品研发生产，而设计开发的一款EDA软件。
软件迅速成为工业设计领域EDA软件的佼佼者，因其强大的功能、丰富的模板支持和高效准确的仿真能力（尤其在射频微波领域），而得到了广大IC设计工作者的支持。
ADS可以模拟整个信号通路，完成从电路到系统的各级仿真。
它把广泛的经过验证的射频、混合信号和电磁设计工具集成到一个灵活的环境中，包括从原理图到PCB 板图的各级仿真，当任何一级仿真结果不理想时，都可以回到原理图中重新进行优化，并进行再次仿真，直到仿真结果满意为止，保证了实际电路与仿真电路的一致性。
本设计通过ADS软件对微带天线进行设计，设计了平面倒F天线，即PIFA天线的设计以与利用Hilbert分型结构对天线小型化设计。
论文主要包括：PIFA天线的介绍，ADS软件的使用，PIFA天线的设计以与仿真，优化与结果分析等容。
论文结构安排如下：第一章绪论；第二章FIFA天线原理与介绍；第三章ADS软件的使用；第四章PIFA天线的设计；第五章仿真优化与结果分析。
第一章介绍了本设计要解决的问题，提出了用ADS软件设计PIFA天线。
太原理工大学微波技术与天线课程设计设计题目：微带天线仿真设计学生姓名学号专业班级指导教师太原理工大学现代科技学院课程设计任务书注：课程设计完成后，学生提交的归档文件应按，封面—任务书—说明书—图纸的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订）指导教师签名：日期：专业班级学号姓名成绩…………一、设计题目微带天线仿真设计（圆形侧馈）二、设计目的1.理解和掌握微带天线的设计原理2.选定微带天线的参数：工作频率、介质基片厚度、贴片模型及馈电点位置。
3.创建工程并根据设计尺寸参数指标绘制微带天线HFSS 模型。
4.保存工程后设定边界条件、求解扫描频率，生成S 参数曲线和方向图。
5.观察对比不同尺寸参数的微带天线的仿真结果，并分析它们对性能的影响。
三、设计原理矩形贴片是微带贴片天线最基本的模型，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 ，分析其远区辐射场特性以及S 曲线。
矩形贴片天线示意图四、贴片天线仿真步骤1、建立新的工程运行HFSS ，点击菜单栏中的Project>Insert HFSS Dessign ，建立一个新的工程。
2、设置求解类型（1）在菜单栏中点击HFSS>Solution Type 。
（2）在弹出的Solution Type 窗口中（a ）选择Driven Modal 。
（b ）点击OK 按钮。
3. 设置模型单位将创建模型中的单位设置为毫米。
（1）在菜单栏中点击3D Modeler>Units 。
（2）设置模型单位：（a ）在设置单位窗口中选择：mm 。
（b ）点击OK 按钮。
………4、创建微带天线模型（1）创建地板GroundPlane 。
在菜单栏中点击Draw>Rectangle,创建矩形模型。
在坐标输入栏中输入起始点的坐标：X ：-45，Y ：-45，Z ：0按回车键。
在坐标输入栏中输入长、宽：dX ：90，dY ：90，dZ ：0按回车键。
第33卷第5期杭州电子科技大学学报Vol．33，No．5 2013年10月Journal of Hangzhou Dianzi University Oct．2013 doi：10．3969/j．issn．1001－9146．2013．05－017一种新型宽带圆极化微带天线的设计田印炯，陈建，程忍(杭州电子科技大学天线与微波技术研究所，浙江杭州310018)摘要：该文设计了一种新型宽带圆极化微带天线。
该天线采用微带线进行馈电，在地板圆形开槽内加载一对矩形和椭圆组成的径向微扰枝节来获得圆极化，并切去一对圆弧形槽以降低圆极化的中心频率。
借助仿真软件HFSS对天线结构参数进行优化设计，并制作实物。
仿真与测试结果表明：回波损耗小于－10dB的阻抗带宽为12．5%，且在此频段内轴比均小于2dB。
关键词：微带天线；圆极化；宽带中图分类号：TN82文献标识码：A文章编号：1001－9146（2013）05－0062－040引言近年来，微带天线由于具有剖面低、重量轻、易于加工、结构简单、易于集成等优点，在无线通信、射频识别、雷达及卫星导航等领域获得了广泛应用。
圆极化微带天线因具有抑制雨雾干扰、抗多径反射、接收任意极化的来波且其辐射的圆极化波可以被任意极化的天线所接收等优点而越来越被重视［1］。
然而，传统的圆极化微带天线，圆极化带宽较窄，一般单层单点馈电的圆极化微带天线3dB轴比带宽只有3%左右［2］。
人们提出了许多方法来拓展微带天线的3dB轴比带宽［3－7］。
文献3、4采用双点或多点馈电的方法来拓展微带天线的3dB轴比带宽，但需要使用馈电网络来实现相位差，且结构过于复杂，增加了天线的高度，破坏了微带天线的低剖面性。
文献5给出了一种共面波导馈电的宽带圆极化天线，其接地板上开有方形缝隙，通过调节馈电微带线上两个长短不一的正交枝节，使天线的3dB轴比带宽达到了11．3%。
文献6、7采用微带线馈电，通过在地板上开不同形状的缝隙来实现宽带圆极化。
实验三微带天线的仿真设计与优化一、设计目标设计一个谐振频率为2.45GHz的微带天线，讨论微带贴片的尺寸对谐振频率的影响，并分析馈电点位置对输入阻抗的影响，最后给出优化设计的天线尺寸和优化后的天线性能（给出S11、Smith圆图、E面增益方向图和三维增益方向图的仿真结果）。
二、设计步骤1、添加和定义设计变量：将天线的相应变量定义好，如图：2、设计建模（1）创建微带天线的模型：创建介质基片：创建一长方体模型用以表示介质基片，模型的底面位于xoy平面，中心位于坐标原点，设置模型的材质为“FR4_epoxy”、透明度为0.6、颜色为深绿色，并将其命名为“Substrate”;模型的长度、宽度和厚度分别为2*W0、2*L0和H（模型的顶点坐标设置为（-L0，-WO,0），在XSize、YSize和ZSize分别输入2*L0、2*W0和H）。
在z=plength的平面上创建一个中心位于z轴，长度和宽度用a1和b1表示的矩形面，并将其命名为Aperture，颜色设为深蓝色，顶点位置坐标为（-a1/2，-b1/2，plength）。
创建辐射贴片：在介质基片的上表面创建一个中心位于坐标原点，长度和宽度分别为W0和L0的矩形平面（顶点坐标设置为（-L0/2，-WO/2,H），在XSize和YSize分别输入L0和W0），设置模型的透明度为0.4、颜色为铜黄色，并将其命名为“Patch”。
创建参考地：在介质基片的底面创建一个中心位于坐标原点，大小与介质基片的底面相同的矩形面（顶点坐标设置为（-L0，-WO,0），在XSize和YSize分别输入2*L0、2*W0），设置模型的透明度为0.4、颜色为铜黄色，并将其命名为“GND”。
创建同轴馈线的内芯：创建一个圆柱体作为同轴馈线的内芯，圆柱体底部圆心位于X轴并且与坐标原点的距离为L1，半径为0.6mm,高度为H（圆心坐标（L1，0mm,0mm）,Radius为0.6mm,Height为H）,设置模型的材质为理想导体（“pec”）、颜色为铜黄色，并将其命名为“Feed”。
