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微波仿真论坛_HFSS设计微带天线
一、前言
微带天线，即微带感应力天线，是一种先进的电磁发射天线，它采用微细空心管及其他微带元件，广泛应用于宽带、多址无线通信、脉冲定位系统、脉冲探测系统等许多应用中。
以HFSS为工具，设计微带感应力天线，能够更加直观地分析微带天线的性能，从而帮助我们了解微带天线的传输特性，并根据实际应用需求实现天线高效性能设计。
二、微波仿真HFSS的设计步骤：
1、首先，选择好所采用的HFSS软件，确定需要分析的微带感应力天线的构型，并建立计算模型。
2、根据相关理论，计算出微带天线的基本参数，如振子长度、空心管半径和微带宽度等，以及天线的振荡频率、相位阶跃和频带宽等。
3、设置相应的仿真网格，根据天线实际的构形，划分仿真区域，确定网格大小和步长，以达到较高的空间分辨率，从而获得更准确的仿真结果。
4、设置仿真参考电路，根据计算出的微带天线振子长度、空心管半径和微带宽度等，及其传输特性，利用HFSS软件设置好参考模型，以及仿真频率。
5、开启仿真计算，间接计算和直接计算，从而获得微带感应力天线的S参数，用于评估微带天线的性能。
用Sonnet & Agilent HFSS设计微带天线摘要：以一同轴线底馈微带贴片为题材，分别用Sonnet 软件及 Agilent Hfss 软件进行Simulate，分析其特性。
并根据结果对这两个软件作一比较。
天线模型：天线为微带贴片天线，馈电方式为50Ω同轴线底馈，中心频率3GHzξ=，尺寸 56mm*52mm*3.175mm基片采用Duroid材料 2.33rPatch ：30mm*30mm馈电点距Patch中心7mm处。
参见下图。
一.Sonnet参数设置如下图：介质层按照天线指标予以设置：画出Antenna Layout.Top viewBottom view其中箭头所指处为via ，并在GND 层加上via port. 即实现了对Patch 的底馈。
至此，Circuit Edit 完成。
下一步对其进行模拟。
模拟结果：S11，即反射系数图：可见中心频率在3G附近，。
进一步分析电流分布：在中心频率的附近，取3G，3.1G作表面电流分布图：可见，在中心频率的电流分布较为对称。
符合设计的要求。
远区场方向图：选取了若干个频率点绘制远区场增益图。
从中可以看到，中心频率的增益较边缘为大。
符合设计的要求。
二.Agilent HfssAgilent Hfss (high frequency structure simulator)是AGILENT公司的一个专门模拟高频无源器件的软件。
较现在广泛应用的ANSOFT HFSS功能类似，但操作简单明了。
能在平面结构上建模天线不同，Agilent Hfss可以精确地定义天线的立体结构。
并可将馈电部分考虑在模拟因素内，按要求设定辐射界面，等等。
可能在本文的例子中，由于结构比较简单，并不能充分体现这一点，但也应可见一斑。
本例与HFSS HELP中所附带的例子较为类似，因此我参照HELP文件，在HFSS5.6环境下较为顺利的完成了模拟。
用HFSS模拟天线，主要分Draw Model、Assign Material、Define Boundary、Solve、Post Process 五个步骤：⒈Draw Model：HFSS采用的是相当流行的AUTOCAD的ENGINE，因此绘制方法与AUTOCAD大同小异，这里不在赘述。
从WiFi收发器的PCB布局看射频电路电源和接地的设计方法射频(RF)电路的电路板布局应在理解电路板结构、电源布线和接地的基本原则的基础上进行。
本文探讨了相关的基本原则，并提供了一些实用的、经过验证的电源布线、电源旁路和接地技术，可有效提高RF设计的性能指标。
考虑到实际设计中PLL杂散信号对于电源耦合、接地和滤波器元件的位置非常敏感，本文着重讨论了有关PLL杂散信号抑制的方法。
为便于说明问题，本文以MAX2827 802.11a/g收发器的PCB布局作为参考设计。
图1：星型拓扑的Vcc布线。
设计RF电路时，电源电路的设计和电路板布局常常被留到了高频信号通路的设计完成之后。
对于没有经过认真考虑的设计，电路周围的电源电压很容易产生错误的输出和噪声，这会进一步影响到RF电路的性能。
合理分配PCB的板层、采用星型拓扑的Vcc引线，并在Vcc引脚加上适当的去耦电容，将有助于改善系统的性能，获得最佳指标。
电源布线和旁路的基本原则明智的PCB板层分配便于简化后续的布线处理，对于一个四层PCB板(WLAN 中常用的电路板)，在大多数应用中用电路板的顶层放置元器件和RF引线，第二层作为系统地，电源部分放置在第三层，任何信号线都可以分布在第四层。
第二层采用连续的地平面布局对于建立阻抗受控的RF信号通路非常必要，它还便于获得尽可能短的地环路，为第一层和第三层提供高度的电气隔离，使得两层之间的耦合最小。
当然，也可以采用其它板层定义的方式(特别是在电路板具有不同的层数时)，但上述结构是经过验证的一个成功范例。
图2：不同频率下的电容阻抗变化。
大面积的电源层能够使Vcc布线变得轻松，但是，这种结构常常是引发系统性能恶化的导火索，在一个较大平面上把所有电源引线接在一起将无法避免引脚之间的噪声传输。
反之，如果使用星型拓扑则会减轻不同电源引脚之间的耦合。
图1给出了星型连接的Vcc布线方案，该图取自MAX2826 IEEE 802.11a/g收发器的评估板。
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微波仿真论坛_微波仿真论坛_feko5.4新例⼦（25,27,28,29,30）25 喇叭馈电⼤尺⼨反射镜⽤波导管端⼝激励的圆柱喇叭被⽤于激励⼀个频率为12.5Ghz的抛物⾯反射器。
反射器与喇叭天线分离很远⽽且电尺⼨很⼤（直径为36个波长）。
模型如下图25-1。
这个模型为了阐述某些feko中为了减少⼤尺⼨模型需要的资源⽽提供的技术。
图25-1圆喇叭和抛物线反射器弄清楚如何解决和近似这个问题来减少所需资源是很重要的。
某些技术可以⽤来减少资源的需求如下：●对于⼤尺度模型运⽤快速多层多极⼦（MLFMM）代替矩量法。
运⽤快速多层多极⼦能够减少相当多的内存。
（快速多层多极⼦的求解可以参照章节25.4的求解结论。
）●物理光学法（PO）可以⽤于替代计算部分模型。
⽤PO⽅法代替MOM计算将进⼀步减⼩资源的需求。
●分解问题并且运⽤等效源。
可⾏的等效源如下：—孔点源：运⽤等效原理，在区域边界上，⽤等效的电磁场源代替这个区域。
—球模式源：远场认为是外加源。
25.1 MOM喇叭和PO反射器先前的例⼦建⽴了喇叭和盘。
喇叭使⽤MOM⽅法模拟⽽盘反射器⽤PO⽅法模拟。
●freq = 12.5e9 (⼯作频率)●lam = c0/freq (⾃由空间波长)●lam_w = 0.0293 (波导波长)●h_a = 0.51*lam (波导半径)●h_b0 = 0.65*lam (椎⼝孔底半径)●h_b = lam (椎⼝孔上⽅半径)●h_l = 3.05*lam (椎⼝孔长度)●phase_centre = -2.6821e-3 (喇叭相位中⼼)●R = 18*lam (反射器半径)● F = 25*lam (反射器焦点长度)● w_l = 2*lam w (波导管长度)建⽴喇叭步骤如下：●沿z 轴建⽴cylinder ，基本中⼼为（0，0，-w_l-h_l ），半径为h_a ，⾼度为w_l ，标记为the cylinder waveguide 。
微波仿真论坛 - 八木天线的设计仿真与测试(1)北京交通大学硕士学位论文八木天线的设计仿真与测试姓名：常媛媛申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：周克生20211201北京交通人子硕士学位论文中文摘耍中文摘要摘要：天线在现代通信系统中的作用不可或缺，本文的主要内容就是围绕天线展丌。
论文的主要内容分两个部分：八木天线的设计和参数测量。
本文的第一个主要部分是八木天线的设计仿真，设计基于GSM-R干扰检测定向用天线的要求。
要在GSM-R频段的下行885MHz-889MHz频段内和上行 930MHz-934MHz频段内有高的方向性系数；方向图主瓣半功率角小于40。
，并且副瓣电平足够低(八木天线有很多分析方法，本文主要介绍了感应电动势法、行波天线的观点、矩量法与优化算法相结合的方法及现代仿真技术应用于天线设计方法。
本文八木夭线的分析与设计包括天线部分的设计和平衡不平衡转换结构的设计。
通过理论分析和基于矩量法的仿真软件FEKO和基于有限元法的HFSS设计仿真，得到符合要求的八木天线?通过仿真得到了天线在两个频段上垂直和水平极化方向的方向图及相关特性参数、天线输入阻抗、驻波比及带宽等天线设计要求的参数。
通过结果的对比也验证了两种软件的有效性。
本文的第二个主要部分是天线特性参数的测量，包括天线的校准、天线方向图的测量、天线驻波比的测量。
通过理论学习和实际动手操作，详细介绍了测量方法、测量步骤、测量误差的分析等。
最后，作为八木天线的设计的延续^本文介绍了国外一种新型的八木天线设计方法，其板状设计易于和基于微带的单片微波集成电路结合共形，极有可能在未来的通信和雷达系统毫米波成像技术领域得到进一步的应用，为今后进一步的设计和优化提供了思路。
关键词：八木天线HFSS FEK0 方向系数方向图半功率角驻波比分类号：TN82北京交通人7硕+论文 ABSTRACTABSTRACTAntenna plays an important role in present communication system. The main work of this paper focused on the design and measurement of Yagi-Uda antenna.The first section was the design and simulation of Yagi-Uda antenna. The antenna was used for the detection and direction of interference on the frequency band of GSM-R. In order to satisfy the requirement of detection and direction, we should manage to get the following antenna parameters: high directional coefficient； the bandwidth should cover the frequency band of GSM-R( 885-934MHz) ； HPBW (half-power-bandwidth of main lobe) <40°,1st side lobe :There are various methods on the analysis of Yagi-Uda antenna. In this paper，four methods were introduced; voltagc-induction method, the point of traveling wave, MOM combining optimum algorithm and software simulation. I use electromagnetic software HFSS and FEKO for the design. There are two part of my design: antenna and balun design. The horizontal and vertical polarization directional parameters were got, other parameters, Zm9 VSWR, bandwidth, were also got.The second main part of my work was the measurement of antenna parameters, which include antenna calibration, antenna direction measurement, VSWR measurement. The measurement method and step were describe in detail through theory study and practicc handle. The validity of two kinds of software was also tested through simulation and measurement.*Finally, a new kind design of Yagi-Uda antenna was introduced，which was totally compatible with any microstrip-based MMIC circuitry. I think this antenna find wide applications in wireless communication systems, power combining and phased arrays， as well as millimeter-wave imaging arrays.KEYWORDS ： Yagi-Uda antenna HFSS FEKO direction coefficient HPBW VSWRCLASSNO； TN82致谢首先要感谢我的导师周克生教授，在我攻读硕士学位期间给予我许多帮助和悉心指导《从基础知识的学习和科研能力的培养，到论文的选题、深入、成文，周老师在每一个环节都以他周到细致的分析、敏锐的视角、渊博的知识和对科学研究的严谨态度对我做了关键性的指引。
手机中内置FM频段天线设计指南（第一部分，器件篇）前言目前MTK和博通等芯片方案公司推出了集FM收发、蓝牙、WiFi、GPS于一体的手机周边芯片，FM收发（含数据传输）成为手机中标配。
然而，FM频段频率低，波长长，要做到内置并小巧，需要牺牲一些指标，问题是牺牲多少能被接受？传统拉杆金属天线，是通过伸缩金属杆子来改变频率，其实也是窄带天线，其增益高是因为在空间接收面积大。
内置FM天线要基本满足要求，需要保障核心的指标：带宽，其次才是增益。
缩小体积的代价是首先牺牲带宽是不行的。
手机中选择适合的FM天线遵循如下流程：第一：天线选型目前可以选用的有陶瓷LTCC工艺天线、电路板（FPC）天线、塑胶片绕线天线、磁性绕线天线、铁氧体天线。
各类天线比较如下：项目微航天线陶瓷天线 PCB天线有源天线绕线天线空心线圈带宽宽较宽窄较宽窄窄方向性好差差较好差差频率漂移小大大较小大大整体效果较好差差一般差差手握影响小小大小大大可调参数有，多无有，复杂有有有组装难度容易小容易小大大半硬质合金引脚有无无无无无性价比高低低低一般一般FM双向收发可以可以可以不可以可以可以陶瓷工艺天线最先用于手机中，其制造工艺决定了必须是一个标准的器件，所有参数都锁定了，没有可以调节的点，然而终端输入阻抗不是纯的50欧姆，阻抗不一定很好匹配，需要改变主板的阻抗线或者匹配电路来适应。
这成为了一缺陷，因为手机主板更改不是很方便，改变一次往往不够。
匹配电路本身也存在损耗，这类天线另一个缺陷是增益低，其结构是微波陶瓷层层叠压、印刷导电材料组成，其电磁损耗大，其回损指标难达到要求。
后来一些方案公司，把陶瓷天线贴合在PCB上，用PCB走线来弥补缺陷，调整PCB走线来调整阻抗。
实乃画蛇添足。
因为成本高了。
韩国推出的铁氧体天线，也是这么做的。
不是市场主流。
PCB画的FM天线，其谐振频率可以到FM频段内一个点频，但是其本质还是一个窄带天线，带宽太窄，很多频段接收不到。
手机内置天线设计的通用规则1.通用设计要求手机天线性能与外形大小有密切关系。
通常会使用以物理长度的频率波长制定的规格化电气性长度，一般是将电气性长度为低于1/2波长以下的天线定义为小型天线(以下简称为小型天线)。
小型天线，它的缺点是低效率、窄频宽，为了确保天线的性能，因此天线小型化有一定的极限。
所幸的是天线使用的元件大多是可以创造空间的导体，若与波长比较的话，只要导体具备一定大小，基本上就可以当作小天线使用。
目前手机使用频率大多介于800MHz～2GHz之间，波长相当于150～350mm左右，因此100～200mm的终端尺寸对小型天线非常有利，也就是说只要巧妙应用移动终端的机壳，就可以获得小型、高性能的天线功能。
2.天线选型原则从手机整个性能的角度来考虑，天线设计在尽可能早的参与到设计过程中，因为这可确保所有的电气元件都放在可能的最佳位置上，以最大限度地优化设备的性能。
这意味着设备制造商必须重新估计设备中天线的作用，并在考虑了其它关键元件和成本的前提下明确地得出一个最优的尺寸与性能之比。
手机天线选型规则:有效面积mm2 距主板mm 天线投影下方 天线馈源 天线体积 电性能 SAR皮法 600 7 有地 2 大 很好 低单极 350 4 无地 1 小 好 稍高折叠机 滑盖机 旋盖机 直板机 超薄折叠机 超薄直板机皮法 适用 适用 适用 适用 不适用 不适用单极 不适用 不适用 不适用 适用 适用定制 适用以前天线作为一个电结构元件，长期以来一直是在开发过程硬塞进去的一个元件。
不过，为了避免被看作是“事后诸葛亮”，今天天线正逐步呈现出在设计过程中的中心作用。
随着体积尺寸继续变得越来越小，以及越来越多的连接标准需要在同一个设备中实现，天线制造商承担的在一个引人注目的设备上满足这些挑战的压力将是非常巨大的。
3. 对结构设计的要求3.1 使用尽可能大的空间：对天线性能来说，尺寸越大越好。
GSM(900/1800/1900)三频天线推荐的尺寸是20×40×8mm（PIFA，PCB单侧），或14×40×4mm（Monopole，PCB 双侧）。
线圈天线设计经验总结做了三四个月的线圈天线了，从刚开始的什么都不懂，到现在的知道自己什么不懂，也算是一个成长的过程，做了这么久，有点经验，写在这里与大家分享一下。
需求是13.56MHz的天线，就像刷公交卡的那种天线一样，但不知道用什么形式的天线做，看了一两个礼拜的微带天线，参考教程在HFSS中做出了第一个微带天线的仿真，正觉得有点进展的时候，老师一句话，用线圈天线做，我不得不改做线圈天线。
然后就是各种资料的搜索与学习。
线圈天线是一种很简单的天线，复杂点说的话，就是用铜线（当然可以是其他材料）按照一定的形状绕几圈，ok，这就是线圈天线了，铜线的两头加上激励源就可以发射了。
（有兴趣的同学可以把你手中的公交卡打开，会发现它就是用的线圈天线，网上有这种教程，可以让你把公交卡拆开，然后把完成公交卡功能的天线和芯片拿出来贴在手机后盖和电池之间，这样就可以很潇洒的实现手机刷卡了，哈哈，不过要怎么充值就要自己想办法了）当然，这个时候的线圈天线是不好用的，因为你对它的特性什么的都不了解。
所以，打算先进行理论方面的研究。
理论分析与Matlab仿真因为做的是类似于RFID的NFC的13.56MHz的线圈天线，天线在这个频率一般都是使用磁场耦合来实现能量的传递，那么我们就对在这个时候线圈的磁场进行分析。
网上关于矩形线圈的磁场分析有很多论文了，但我们还是自己做一下会理解的比较深刻，先复习一下电磁场的知识，正好书上有一道例题讲的就是长度为l的导线在周围空间任意点产生的磁场公式，这里引入了矢量磁位A，因为矢量磁位A 的方向与电流I的方向是相同的，而且对矢量磁位求旋度就是磁感应强度B，这种性质对线天线来讲是很有用的。
矩形线圈我们先来研究单圈的矩形线圈天线。
叶南根据有限长导线周围磁感应强度的公式，算出四条边在空间某一点的矢量磁位A，由于两两方向相同，叠加之后就剩下了两个方向的向量相加，这样利于后面求旋度的处理；对空间某一点总矢量磁位A求旋度就得到了磁感应强度B，只取B的Z方向大小Bz就得到了我们所关心的垂直方向磁感应强度（因为刷卡的时候算磁通量只有垂直方向的是有效的）。
第16卷 增刊3 广西工学院学报 V o l116 Sup3 2005年10月 JOU RNAL O F GUAN GX IUN I V ER S IT Y O F T ECHNOLO GY O ct12005文章编号:100426410(2005)S320077203214GHz 12GHz微带天线的设计——基于H FSS912软件微带天线的设计电子信息工程 013班 20000202 任 伟指导教师:曾文波摘 要:本文研究的是微带天线的设计。
AN SO FT H FSS912的使用是本设计研究的重点,它适用于射频 无线通信天线及其他任意形状三维电磁场仿真。
AN SO FT H FSS912是业界公认的三维电磁场标准仿真软件包,它提供了简洁直观的用户设计界面、精确自适应的场求解器,拥有空前电性能分析能力的功能强大后处理器,能计算任意形状三维无源结构的S参数和全波电磁场。
本设计通过对AN SO FT H FSS912的学习,设计出了几款214GH z 12GH z中心频率上的微带天线。
仿真结果表明,这几款设计出来的微带天线有较好的辐射特性和阻抗特性,能适用于无线局域网、GPS、R F I D等无线通信场合。
关 键 词:微带天线;H FSS912;仿真Abstract:T h is p ap er studies the design of m icro stri p an tennas.T he em p hasis of study is how to u se the softw are of AN SO FT H FSS9.2and3D electrom agnetic si m u lato r w h ich is u sed in R F w ireless comm un icati on an tennas,p ackages and p ho toelectron design s.AN SO FT H FSS9.2is a w ell2know n standard3D electrom agnetic si m u lato r.It p rovides a si m p le design ing in terface and an accu rate sell2adap ted field so lver,w h ich also has a pow erfu l backup p rocesso r fo r un ique electricity analysis.It can com p u te the S2p aram eters and fu ll2w ave electrom agnetic of vari ou s structu res.Several m icro stri p an tennas are designed at the cen ter frequency abou t2.4GH z o r12GH z by learn ing AN SO FT H FSS9.2.T he si m u lati on resu lt indicates that the m icro stri p an tennas design s have good radiati on characteristics and i m p edance characteristics,w h ich can be u sed in w ireless LAN,GPS and R F I D system.Key words:m icro stri p an tenna;H FSS9.2;si m u late一、HFSS912功能及使用简介H FSS——H igh F requency Structu re Si m u lato r。
学号：常州大学毕业设计（论文）（2012届）题目学生学院专业班级校内指导教师专业技术职务校外指导老师专业技术职务二○一二年六月常州大学本科毕业设计（论文）三频内置手机天线的设计及仿真摘要：内置天线是现代手机普遍的选择，能使手机的外形设计更加轻薄化，多样化。
也可以通过合理安排内置天线的位置，来抵消辐射对人体的影响。
所以小型化、多频段、智能化、多极化是移动通信未来发展的必然的趋势。
而微带天线所特有的体积小、重量轻、低剖面、可共形的特点，使得它成为了手机内置天线最佳的选择。
因此，学习研究微带天线的原理特性，对手机内置天线进行设计，对其性能进行仿真和分析的研究势在必行。
本文介绍了一种新型PIFA三频手机天线，天线采取中心单馈点同轴馈电，在辐射片开两个U型槽的方法，用软件HFSS对天线进行设计和仿真，在GMS900MHz，DCS1800MHz和ISM2450MHz三个频段的增益分别达到了0.32dBi,0.11dBi和0.613dBi，相对带宽分别达到了7.8%，0.95%和3.9%。
该天线可满足多频手机天线的要求，在三个频段上都能够正常工作，达到了新型无线通信天线系统对频段、带宽和增益的要求。
关键词：平面倒F天线（PIFA）;三频天线GSM900MHz/DCS1800MHz/ISM2450 MHz; U型槽I常州大学本科毕业设计（论文）Design and simulation of inner couplers handset antenna inTriple-frequencyAbstract：Internal antenna is a popular choice for modern handset. It can make The appearance of the handset more light and thin making and more diversity . Also It can make the reasonable arrangements for the location of internal antenna, to counteract the impact of radiation on the human body. Therefore, the miniaturization, multi-band, intelligentization, and multi-polarization are the inevitable trend of the future development of mobile communications. And the microstrip antenna with the unique characteristics such as small size, light weight, low profile, conformal deformation, has been the best choice of the internal antenna in handset. Therefore, the study of the principle characteristics of microstrip antenna, is imperative for the internal antenna design of phone, and the research of its performance simulation and analysis.This paper presents a new PIFA tri-band mobile phone antenna, the antenna takes the center single feed as coaxial feed, makes two U-shaped slots in the radiation-chip, and makes the antenna design and simulation by using HFSS software. three frequency band gain respectively reached 0.32 dBi, 0.11 and 0.613 dBi dBi, relative bandwidth achieved respectively 7.8%, 0.95% and 3.9% in GMS900MHz, DCS1800MHz and ISM2450MHz. It shows that the antenna can meet the antenna requirements of multi-band mobile phone, and can work normally in three bands, to reach the requirements of the new wireless communication antenna system for the band, bandwidth and gain.Key words：PIFA; GSM900MHz/DCS1800MHz/ISM2450MHz;U-shaped slotII常州大学本科毕业设计（论文）目录摘要 (I)目录 (III)前言 ................................................................................................................................................ I V 1 绪论 (1)1.1 研究的背景及目的 (1)1.2 天线的性能参数 (2)1.2.1 辐射强度 (2)1.2.2 方向性系数 (3)1.2.3 效率 (3)1.2.4 增益 (3)1.2.5 输入阻抗 (3)1.2.6 天线的带宽 (4)1.2.7 边界条件 (4)1.2.8 激励方式 (5)1.2.9 Optimetrics优化设计 (5)2 天线的设计流程 (6)2.1 天线的设计思路 (6)2.2 设计流程 (7)2.3 设计过程中的部分问题 (8)3 PIFA天线建模 (9)3.1 PIFA天线的基本结构和由来 (9)3.2 天线的基本数据 (9)3.3 建立模型的前期准备 (11)3.4 PIFA天线设计建模 (14)4 PIFA天线的仿真和分析 (31)4.1 设计检查 (31)4.2 运行仿真运算 (31)4.3 数据分析 (31)4.4 天线结构参数对天线性能的影响分析 (32)4.5天线的输入阻抗 (37)4.6 查看天线的方向图 (38)4.7 辐射金属片表面电流的分布 (42)5 结论 (43)参考文献 (44)致谢 (45)III常州大学本科毕业设计（论文）前言自赫兹和马可尼发明出天线以来，天线在人类社会的生活中发挥着越来越重要的作用。
