基于HFSS的NFC天线研究与设计

第２６卷第５期２０１０年９月齐齐哈尔大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＱｉｑｉｈａｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶ０１．２６．Ｎｏ．５Ｓｅｐ．，２０１０

基于ＨＦＳＳ的４×２４微带阵列天线的研究与设计

惠鹏飞，夏颖，周喜权，陶佰睿，苗凤娟

（齐齐哈尔大学通信与电子工程学院，黑龙江齐齐哈尔１６１００６）

摘要：微带阵列天线的馈电方式有微带线馈电和同轴馈电两种方式．本文利用ＨＦＳＳ软件对微带阵列天线进行了研

究，分析了两种馈电方式的传输损耗及其对天线方向图的影响，利用模块化的设计方法实现了一种基于同轴线馈

电结构的多元矩形微带阵列天线。在ＨＦＳＳ－仿真设计环境里对天线进行了物理建模，该微带阵列天线的方向图特性良好，工程上实现比较方便。

关键词：微带阵列天线；模块化设计；ＨＦＳＳ仿真；物理建模；方向图中图分类号：ＴＮ８２０．１文献标识码：Ａ文章编号：１００７—９８４Ｘ（２０１０）０５—０００９－０４

随着无线电技术的发展，微带天线在许多领域得到了越来越广泛的应用，主要应用场合包括：卫星通

信、多普勒雷达及其它制式雷达、导弹遥测系统、复杂天线中的馈电单元等“’。微带天线通常采用天线阵

列的形式，由馈电网络控制对天线子阵的激励幅度和相位，以获得高增益、强方向性等特点。微带阵列天线的馈电方式主要有微带线馈电和同轴线馈电方式两种。利用微带线馈电时，馈线与微带

贴片是共面的，冈此可以方便地光刻，但缺点是损耗较大，在高效率的天馈系统里的应用受到较大限制伫１。本文首先对微带馈电网络产生的损耗进行了详细分析，利用ＨＦＳＳ软件设计了２Ｘ４结构的微带子阵，采用

同轴馈电的方式，利用模块化设计方法和方向图叠加原理最终实现了４Ｘ２４矩形微带阵列天线，仿真设计

结果表明，该大型矩形微带阵列天线的各项指标参数良好，设计思想得到了很好的验证。

１微带阵列及馈电网络损耗分析

１．１微带阵列理论

微带天线单元的增益较小，一般单个贴片单元的辐射增益只有６～８ｄＢ，为了实现远距离传输和获得

基于HFSS的超宽带天线的仿真设计

超宽带（Ultra-Wideband，UWB）技术在通信、雷达、生命科学以及计算机网络等领域都有着重要的应用。为了实现超宽带通信，需要设计优化的超宽带天线。本文介绍了基于HFSS软件的超宽带天线的仿真设计。

首先，超宽带天线的设计需要考虑其频率范围和辐射特性。超宽带天线能够在多个频段内工作，其辐射波形应该符合超宽带信号的要求。因此，我们需要设计一种在整个频率范围内都能够辐射信号的天线。

在超宽带天线设计中，一种常见的方法是采用螺旋天线。螺旋天线是一种能够产生圆极化辐射的天线，其具有较宽的频带。通过调整螺旋天线的尺寸和参数，可以实现在超宽带频率范围内的工作。

使用HFSS软件进行超宽带天线的设计和仿真。HFSS是一种电磁场仿真软件，能够帮助工程师分析和解决各种无线电频率设备的问题。使用HFSS软件，可以对超宽带天线进行三维电磁场模拟，并获得其频率响应、辐射图案等参数。

在使用HFSS软件进行仿真设计时，首先需要生成天线的三维模型。可以通过绘制天线的结构和几何形状，或通过导入CAD文件生成。在建模过程中，需要注意准确的尺寸和几何参数。

接下来，需要通过设置边界条件和材料参数来定义仿真模型。在超宽带天线的仿真中，可以采用均匀网格和适当的边界条件来提高计算效率和准确度。

完成模型设置后，可以进行频率扫描仿真来获得天线的频率响应。通过设置所需的频率范围和步进值，可以获取超宽带天线在整个频率范围内的响应特性。 然后，进行辐射特性的仿真。通过设置天线的激励条件，可以得到天线的辐射图案和增益等参数。辐射图案是描述天线辐射能力的重要指标，可以通过HFSS软件进行仿真和分析。

在得到仿真结果后，可以对超宽带天线的性能进行评估和优化。可以根据仿真结果对天线的尺寸、结构和材料进行调整，以达到设计要求。

总之，基于HFSS的超宽带天线的仿真设计可以帮助工程师实现高效、准确的天线设计。通过HFSS软件的仿真分析，可以获得超宽带天线的频率响应、辐射图案等各种性能指标，为超宽带通信和其他应用领域提供支持。

新型13.56 MHz NFC天线的研究与设计

祝宇鸿;董尚文;李红阳

【期刊名称】《吉林大学学报（信息科学版）》

【年(卷),期】2017(035)005

【摘 要】针对现有的13.56 MHz NFC(Near Field Communication)天线因结构而引起回波损耗偏高的问题,设计了一种工作在13.56 MHz的近场通信天线,通过优化天线结构,有效降低了天线的回波损耗.使用AnsoftHFSS(High Frequency

Structure Simulator)进行天线模型的设计以及仿真分析,对NFC天线的3大结构参数(天线边长Lx、线间距S和线径W)进行了仿真分析探究,最后得到以13.56

MHz为中心频率的最优天线结构参数,即Lx=40 mm,S=1 mm和W=0.5mm.在上述天线结构参数下,优于已有的NFC天线(回波损耗为-22.2 dB),其回波损耗降低至-28.8 dB,-10 dB以下的带宽为0.8 MHz.

【总页数】6页(P481-486)

【作 者】祝宇鸿;董尚文;李红阳

【作者单位】吉林大学通信工程学院,长春130012;吉林大学通信工程学院,长春130012;吉林大学通信工程学院,长春130012

【正文语种】中 文

【中图分类】TN82

【相关文献】 1.13.56 MHz RFID读写器天线的设计与仿真 [J], 戴彩艳;蔡坚勇;陈银燕;朱雨;林李金;黄永亮;晏嫚

2.如何使用频谱仪评测13.56MHz NFC和RFID标签/阅读嚣的谐振频率 [J], 是德科技

3.嵌入豁口磁芯的13.56MHz RFID读写器天线 [J], 余自锋;廖晓东;王良鸿

4.面积限定下13.56MHz RFID天线的仿真和设计 [J], 刘华锐;郑华;廖晓东;陈桂慧

5.13.56 MHz线圈天线信号与能量传输匹配系统研究 [J], 朱道恒;秦学

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基于HFSS的双频微带天线仿真及设计

HFSS（High Frequency Structure Simulator）是一款广泛应用于天线设计领域的电磁仿真软件。本文将基于HFSS进行双频微带天线的仿真和设计，包括仿真模型构建、参数设置、频率扫描、天线设计优化等内容。以下是对于每个步骤的详细介绍。

首先，在HFSS软件中创建一个新的项目，然后选择"Design Type"为"Antenna"。接下来，根据双频微带天线的特点，构建天线的几何结构。双频微带天线通常由一个辐射贴片和一个馈电贴片组成。辐射贴片的几何结构决定了辐射频率，馈电贴片的几何结构决定了馈电频率。根据具体的设计要求，可以选择矩形、圆形或其他形状的贴片。

在构建天线的几何结构后，需要设置天线的材料属性。可以选择常见的介质材料，如FR-4、Rogers等，然后设置其相对介电常数和损耗因子。这些参数对天线的性能有重要影响，需要根据具体的设计需求进行调整。

完成材料属性设置后，需要定义辐射贴片和馈电贴片的端口。通常，辐射贴片和馈电贴片的接地为共地，但其余部分分开。可以通过选择适当的面来定义每个端口。然后，设置端口的激励类型和激励参数。常见的激励类型有电流激励和电压激励，而激励参数包括频率、幅度和相位等。

在设置好端口后，可以进行频率扫描，以获取天线的频率响应。可以选择在一定范围内进行频率扫描，也可以单独指定感兴趣的频率点。通过分析结果可以得到辐射和馈电贴片的共振频率，以及频率响应的带宽等信息。如果设计的频率不满足要求，可以对几何结构和材料参数进行调整，然后重新进行频率扫描。 当天线的频率响应满足要求后，可以进行天线设计的优化。优化的目标通常包括增加天线的增益、改善天线的辐射效率、扩展天线的带宽等。可以通过对辐射贴片的长度、宽度、形状等进行调整，或者对馈电贴片的长度和宽度进行调整。优化过程中，可以通过设置参数范围和优化目标，使用HFSS内置的优化算法进行自动优化。优化完成后，可以得到最佳的天线设计。