矩形微带贴片天线
一、 天线结构
接地平面大小2cm×2cm，衬底大小1.6cm×1.2cm×0.08cm，贴片大小1.2cm×0.8cm。接地平面与衬底都采用电导率有限的材料（σ在HFSS软件中已定义），衬底采用εr=2.65的材料。天线正中用半径0.05cm，长度0.08cm的铜线穿过衬底连接贴片和接地平面。在接地平面正中再开一个半径为0.1cm的圆孔作为入射波端口，计算电压的积分线沿绿色轴即x轴方向。如下图所示。
二、 天线远场辐射方向图
天线工作在12GHz频率下。
Φ=0°时的子午面方向图。
Φ=90°时的子午面方向图。
Θ=60°时的水平面方向图。
Θ=90°时的水平方向图。
Θ=120°时的水平方向图。
三、 天线参数
Peak Directivity=4.9624，
Peak Gain=5.6474，
Radiated Power= 2.75368e-007W，
Accepted Power= 2.41965e-007W，
Incident Power=1W，
Radiation Efficiency= 1.138。
四、 问题
计算入射端口的S矩阵参量可得S11=-1，同时由上面的天线参数也可发现只有很少能量进入天线向外辐射，这是什么原因呢？有什么解决的方法吗？
实验七 微带贴片天线的设计与仿真
一、实验目的
1.设计一个微带贴片天线
2..查看并分析该微带贴片天线的
二、实验设备
装有HFSS 13.0软件的笔记本电脑一台
三、实验原理
传输线模分析法求微带贴片天线的辐射原理如下图所示：
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<
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。
四、实验内容
利用HFSS软件设计一个右手圆极化天线，此天线通过微带结构实现。中心频率为2.45GHz，选用介质基片R04003，其介电常数为εr=2.38，厚度为h =5mm。最后得到反射系数和三维方向图的仿真结果。
五、实验步骤
1.建立新工程
了方便建立模型，在Tool>Options>HFSS Options中讲Duplicate Boundaries with geometry复选框选中。
2.将求解类型设置为激励求解类型：
（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
（1）在菜单栏中点击3D Modeler>Units。
（2）在设置单位窗口中选择：mm。
4.创建微带天线模型
（1）创建Ground Plane。
创建矩形模型，起始点的坐标：X：-45，Y：-45，Z：0.0；长、宽：dX：90，dY：90，dZ：0.0
西安工业大学北方信息工程学院
毕业设计(论文)开题报告
题目：空气贴片微带天线的设计
系 别 电子信息系 专 业 通信工程 班 级 B090310 姓 名 白毅文 学 号 B09031001 导 师 陈蕾 2012年12月21日
一. 毕业设计（论文）题目背景、研究意义及国内外相关研究情况。 1.1题目背景及研究意义 自从20世纪70年代中期微带天线理论得到很大发展以来，由于微带天线体积小、重量轻、馈电方式灵活、成本低、易于与目标共形等优点而深受人们亲睐，在雷达、移动通信、卫星通信、全球卫星定位系统(GPS)等领域得到广泛的应用。天线，在任何无线电系统组成中，都是必不可少的组件。简单地说，天线是一种导行波与自由空间波之间的转换器件或换能器，完成空间波和传输线导行波之间的相互转换。天线的基本功能是实现辐射或接收无线电波，分别称为发射天线或接收天线。圆极化作为微带天线理论和技术应用的一个重要分支,被广泛的运用于雷达、导航、卫星等电子系统中。由于其特性,使得收发天线间有很强的角度位置定位灵活性，并且能减小信号的多路径干扰和其他的一些影响。此外，宽带通信具有通信容量大、保密性好、抗多径干扰能力强等许多优点，是21世纪通信系统的发展方向，从而对通信设备的宽带化也提出了越来越高的要求。其中宽带天线就是无线通信系统所要研究的一个重要部分。本论文主要针对无线通信中的圆极化微带天线设计、分析与应用技术进行了研究与探索。 1.2研究意义 微带天线的发展正方兴未艾，应用前景非常广泛。由于应用的需要,微带天线在许多方面还将得到进一步的发展，如天线介质材料的更新，天线的多极化技术，分形技术，光子带隙技术以及计算机辅助设计技术和计算机辅助制造技术等。随着技术的发展以及人们对微带天线的深入研究和探讨，微带天线将会得到更为广泛的用。 1.3国内外相关研究情况 微带天线随着应用领域的快速扩展而开始被广泛的研究和使用。其中许多学者和工程师对微带天线的双频,多频操作进行了大量的研究应用.早期发展的结构为堆叠式与共平面式的结构，之后随着频率比，极化要求以及整体天线体积上的要求，并配合不同的馈入方式而有各种不同设计结构出现。例如有使用多个寄生元件或两个独立辐射元件的结构，有利用单一馈源或同时使用两个独立馈源在不同位置的设计，也有利用植入电抗性负载的设计，这些电抗性负载广义而言包括短路同轴微带，嵌入的微带线，短路棒，变容二极管，槽孔等等.在解决微带天线窄频带特性的问题上，各种设计不断推陈出新，所利用的方法也不断被开发并互相结合。
宽频带微带贴片天线技术
摘要:随着现代通信技术和雷达的发展,宽频带微带贴片天线技术的研究已经得到足够重视。本文简要论述影响带宽的因素,并着重介绍几种展开带宽的方法。
关键词:微带天线 宽频带 微波通信
微带天线由于具有剖面低、重量轻、体积小、易于共形和批量生产等优点,广泛应用于测量和通讯各个领域。但微带天线有其固有缺陷,即其阻抗带宽较窄,典型的频带宽度从百分之零点几到百分之几,所以微带天线的窄频带特性成了限制其应用的主要障碍,因此展宽微带天线的带宽具有十分重要的意义。
1 影响微带天线带宽的因素
微带贴片天线的窄带特性是由其高Q值的谐振本性决定的,也就是储存于天线结构中的能量比辐射和他它耗散能量大得多,这就意味着谐振时实现了阻抗匹配而当频率偏离谐振点时电抗分量急剧变化使之失配。微带天线的带宽(BW)往往以输入端电压驻波比系数(VSWR)的值小于某给定值的频率范围来表示,若给定的VSWR值为S,则VSWR<S的频带宽度BW为:
2 展宽带宽的途径
(1)基本途径:增大基板厚度,降低基板相对介电常数,及增大a/b(矩形)。这三种途径其主要通过降低等效谐振电路的值来展宽频带宽度,较容易实现,但需要根据实际情况合适地选择这些参数。
(2)改变天线的结构来展宽微带天线带宽。这种途径主要有:电磁藕合馈电;附加阻抗匹配网络;加载短路探针;在贴片单元或接地板上“开窗’,采用多层结构,采用E型贴片等。
电磁藕合馈电的方法是设法修改等效谐振电路,把普通单层微带天线的简单RLC等效电路修改为多频点的藕合谐振电路,从而实现了阻抗带宽的展宽。这种展宽天线带宽的方法设计制作起来相对较易实现,但是天线占用空间较大。
附加阻抗匹配网络的方法实际上并不属于微带天线本身的问题,而是馈线的匹配问题。由于线极化微带天线的工作带宽主要受其阻抗带宽的限制,因此采用馈线匹配技术就能使其工作于较宽的频域上。例如采用简单的双枝节匹配技术,可将带宽增大至两倍左右。利用切比雪夫网络来综合宽频带阻抗匹配网络,可将带宽增大到四倍左右。
