微带天线仿真设计5汇总

太原理工现代科技学院太原理工现代科技学院太原理工大学现代科技学院微波技术与天线 课程设计设计题目：微带天线仿真设计（5）专业班级指导老师

专业班级学号姓名成绩设计题目：微带天线仿真设计5)、设计目的:通过仿真了解微带天线设计二、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一(成为介质基片一)…和一(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二片称为辐射元。微带天.线的馈电方式分为两种.，如1所示。二种是侧面馈电，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，内导体穿过接地板和介质基片与辐射元相接。/ 悴砧斥*- t」.=t(a/ 悴砧斥*- t」.=t(a)侧馈2…一、微带天线旳辐射原理………微带天线的馈电(b)底馈用传输线模分析法一介绍矩形微带天线的丰畐射原理。矩形贴片天线如图：…设辐射元的长为…L,宽为2,介质基片的厚度为…h。现将辐射元、介质基片和接地板视....为二段长为一丄一的微带传输线，在传输线的两端断开形成开路，一根据微带传输线的理论，一由 于基片厚度h<<2,场沿一h方向均匀分布。在最简单的情况下_，场沿宽度一2方向也没有变化，而仅在长度方向（L-入/2）有变化。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，水平分量方向相同一2一一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逍。因此，两开路端的水平分量可以等效为无限大平面上回相邀励的两个缝隙，缝的电场方向与长边垂 直，并沿长边一4一均匀分布。缝的宽度△…L三h,长度为一2,一两缝间距为一一丄一三2/2。这就是说，.（b）场分布侧视图frsi片（b）场分布侧视图frsi片Cl）开路端电场结构Cc）等效辐射缝隙4 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，除此之处，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.HF.SS进行设计和仿真。Ansoft公司推.出的基于电磁场有限元方迭—（一fem）的分析微波工程.问题的三维电磁仿真软件，—AnsoftHFSS以其无与伦比的仿真精一度和可靠性，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，使其成为髙频结构设辻的首选工具和行业标准，并已广泛应用于航一"

空、…航天、电子、半导体、计算机、通信等多个领域，一帮助工程师们高效的设计了各种高频结构。三、仿真步骤1、建立新的工程运.行HFSS,点击菜单栏中的.Proiect>Lnsert.HFSSDessign.„建立一个新.的工程。2、设置求解类型.11)在菜单栏中点击…HFSS>S0lUtionType(2)在弹出的一一一SolutionType窗口中(a)选择一一Driven.Modal.o.(bl.点击_OK_按钮。-一设置模型里位将创建模型中的单位设置为毫米。(11在菜单栏中点击…3D.ModeJer>Units。(一2)设置模型单位:(al在设置单位窗口中选择:(al在设置单位窗口中选择:mm。(bl点击一O.K按钮。4、创建微带天线模型.1)创建地板一一Ground巳ane。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:Q按回车键。…在坐标输入栏中输入长亠宽:…一.dX:一90,dY：90,dZ:0按回车键。在特性(…Property)…窗口中选择一一Attribute.标签，将该名一字修改为一一.GroundPlane^. 2)为一GroundPlane设置理想金属边界。在菜单栏中点击.....Edjt>SeJecl>By.Name…在对话框中选择一一GroundPJane.点击一QK确认。在菜单栏中点击…HFSS>Boundaries>Assign>PerfectE.在理想边界设置窗口中，将理想边界命名为_.._.PerfE_Ground点击_QK一确达。在一3D模型窗口.中将.3D模型以合适的大小显示(可以_CtrJ+D_来操作1。3)建立介质基片。…在菜单栏中点击—Draw>Box_或者在工具栏中点击按钮一…®亠创建长方.体模型。在右下角旳坐标输入栏中输入长方体的起始点位置坐标: X:.-22.5,Y:-22.5,Z：

OK确认。0。按回车键结束输入。输入各坐标时，可用—Jab键来切换。输入长方体…x_、Y、乙三个方.向的尺寸：.dX:45,dY:45,dZ：_5一.按回车键结束输入。在特性丄—PS匹_収）窗口中选择一Attribute…标签，一将该名字修改为—Substrate—点击…Material.OK确认。Rogers一一R04QO3。点击…Color_一后面的…一Edit_一按钮，将颜色设置为绿色，点击（4）建立贴片Patch。在介质基片上创建贴片天线。在菜单栏中点击 Draw>Rectangle创建矩形模型。在坐标输入栏史输入起始点的坐标：……X:.-16,Y:-16,Z:5按回车键—在坐标...输入.栏中输入长、宽：…dX：32,dY：32,dZ：0按回车键。在特性…（…Property）窗口中选择Attribute.标签，将该名字修改为...Patcho„点击一Corlor后面的..Edit按钮，将颜色设置为黄色，—点击OK确认。（5）^_Patch设置理想金属边界。…在菜单栏中点击―.Edit>Select>By.Name。-在对话框中选择...Patch,点击一QK确认。在菜单栏中点击…一HFSS>Boundari_es>Assign>PefectE…在理想边界设一.置窗口.中，将理想边界命名为-…一PefE-Patcf，点击-OK.确认。 创建探针Pin。在菜单栏中点击在坐标输入栏中输入圆柱中心点的坐标：X:0,丫:-8,Z:0按回车。在坐标输入栏中输入圆柱半径：dX:0,dY:0.5,dZ:0按回车键。在坐标栏中输入圆柱的高度： dX:0,dY:0,dZ：5;按回车键结朿输入。在特性（Porperty）窗口中选择Attributr标签，将该圆柱的名字修改为Pin。点击Material后面的按钮，将材料设置为…pec。利用快捷键.CtrL+D将模型调整至合适大小。.（一7）创建端口面…Port。在菜单键中点击—Draw>Circie.。…在坐标输入栏中输入圆心点的坐标:....X一:.0,Y:二8，一Z:一0一按回车键。在坐标输入栏输入半径:一…一..dX:一0,dY:一1.5,dZ:Q一按回车.键。…在特性（一_Property）窗口中选择…Attribute-标签.，将名字修改为一…PqeU 丄8）用..GroundPiane将_Pgrt_减去—在菜.单.栏中点击一…Eiat>Se[ect>B_y一一Name,在弹出的窗口中一.利用一一Ctrl.键选择一一GroundPiane和_Po_rt。在菜单栏中点一击…3D__Modeie_r>Booiean_>Sybt_[act.j在.Subtract窗□中一做以下设置: Blank...Parts：GroundPiane;一一Tool.Parts：Port；选中一.Clonetoolobjects.be.fore_subtract复选框。点击一一QK一按钮结朿设置一。5、创建辐射边界… …创建--Air,在菜单一栏中点击一…Draw->-BQx,创I建长方体-模型。在右下角的坐标输入栏虫输入_____.长方体的起始点位置坐标;……X..…-8Q,_Y_:_-80,Z：.-35；按回车键结束输入。输入长方体的一.尺寸:…dX：_160,dY:160,dz：_70_按回车键^在特性(Property)窗口中选抒…Attribute一一标签，将长方体的名字修改为…一Air一。在菜单栏中点击…Edit>Se!ect_>_By一Name_。在对话框中选择一Air_2,点击__OK_确认。在菜单栏中点击….HFSS>Boundaries>Radiatiori^在辐射边界窗口中，将...辐射边界命名为…Rad1,点击—OK按钮。 6设置端口激励在菜单栏中点击…Edit>Select>By-Name_-选中„Port,在菜单一HFSS>Excitation>Assjg_n>LumpedPo血-在-LumpedPort窗口的.General,标签中，将该端口命名pl,点击.Next。在_M_Odes.标.签中.的.In.tegratLQnjine.zhong点击一None,选择一New丄ine，在坐标栏中输入：_X：„0,_丫一：__9.5,乙:…0；dX:0,dY:…-1,dZ:0。按回车键，点击...Next按钮直至结束上1.接地板.GroundPlane：90mm*90.m.m介质基片一Substrate:45mm*4_5mm*5mm，材料一Rogers一RO40Q3贴片天线一.P.atch:32mm*32mm4.探社一Pin一半径一Q.5mm*高一5mm,材料__Pec5.端口面.Port一半一径一一1.5,最后用-GroundPlane将一Port减去。6.空气框一Air16Qmm*160mm*7_Qmm,_-将辐射边界命名为…Radi。乙馈电点距一.Patch虫心\_8mm_处。

7、求解设置为该问题设置求解频率及扫频范围丄a)设置求解频率。在菜单栏中点击…一HFSS>Ana_lysis_SetUP>AddSolutionSetup。在求解设一置窗口一中做以下设置：….Solution.Frequency.:.2.45GHz；Maximun.Number.of.Passes…15；CK1MaximunDelta_SperPass_：0：02。点击一OK结束。CK1Solu-tionSetu-pon [s.0吕I Vu -t£.0x0.V*M-hUC.1■■UflIUUflILpUX 1.|O.□£(-b)…设置扫频。在菜单栏中点击 HFSS>Analysis..Setup>Add.Sweep一。选择..Setupl,点击OK一确认。在扫频窗口中做一以下设置:：一Sweep.Type.Fast^Frequency.SetupTypeLinearCount;.Start2QGHz；Stop：3.0G.Hz；Count：400；将.Save.Field复选框选中，点击—OK确认。KuE.±71J.iJ. a&'l.LLUXLlfljl~l.«±£C? £■匕*L*UJJnj-L土nj-L土uj-£■FhiEtHz-IXnfini1. S*ph.亡|OS-top|13Dla亡ffJSJS-ttpSiH 1^0—Th心t-Q.St3-|o10亡top|d*KS-ttpSi=|1OId亡c—5鼻寸・ A-sDefa-LiJt.V11R-w吕YfrFciintrJ朗.泊8、设置无限大球面在菜单一栏中点击—HFSS>Radiation>Insert_Far^Field_Setup>[nfinite_Sphere_^.Infinite_Sphere标

签中一做以下设置：…Phi：Start:Q„deg,Stop：180^09^Step：90.一deg；Theta:Star：_Q_d_eg,Stop：360_deg^_S_tep：1Q.d_eg。点-击OK确认。9、确认设计ValidationCheck;Project1-HFSSDesign.^①HFSED«ign2ValuationCheckcompleted①HFSED«ign2ValuationCheckcompleted&BoundariesandExcitations曾Me^hOperations1“Anal5isisSetup尊Optimehics4RadiationIQ.、保存工程在菜单栏中点击...File>Save.As在弹出的窗口中将工程命名为....hfss_Patch并.选择保存路径。11、求解该工程在菜单栏点击-_HFSS>AnalyzeoUftbUftba.r|B$虹半七*•丄irmit时■『肝怖■卅ffTTTMBBa匚thIJbhYimtr<.j«i.tr-v笨V>hlirffSSIiJhJisIk-|D(^a DOB4畠卫iQir；-留电-ffooo«.d0eBao「Br口亠HU-ML7ED-l}iri>_F.ii：k-HFSSkEiEoJ...rjC4&i血角；・mJ：i古些护2;恥D±]if3阿ZlIrT-a)ME-S心”3-S心”31醪UULmei2・■*Jluhnii.i・MiMri-1VriJuh1Vfll4Pi-n■-■■ihiiri'klP«1p-liRTrw>+kiE_PlUfE xii^abv^il^n^-■“I-夕川-■kpn1-■注rl-■nnkB-iirBa-・QLBp+dt二口r-rTHL-□Gtrwi-□MboaUC.FZCr<rdixftftR■■>■PLmme*#n五、仿真图与分析1..完整的结构透视图(1)实验图.(原)（一2）改变数据_后的图2..端口激励设置图■¥±¥■■¥±¥■-IIDFSSDesign2-3®lodelei■hf3s_patchl田9PM■+SEsgtrs[-]SvacTiwi0&tir旦口Sheetsh匚ILwpid0npor(.I-]nFhIe讥B'OfroT0npair口fOLCo曲dinateflaniELists3.反射系数£1).原,24Jun201300i57i36Fp网[GHz]XT=2-35GHzX2=2.39GHzY1=-10-02 Y2=-390AnsoftCorporationKYPlot1HV.1 -1jOD20Jun2Q1317:11:3720Jun2Q1317:11:37〔意=盂盘亘HP一一分析:一一一分析:一一反射系数没有多大改变带宽为24--2.35三0.5GHZ.|xYj3JD3GH1nj6J |X1=3.35GHza2.39GHz芝¥1=-901Y2=-9.99dBCGa-lnTataO7.H799e+000dBCGa-lnTataO7.H799e+0005.225Se-h0002.9717&4^007.17S5e-001-1.53556+006*3.7907&4^00-6.0HMee+0004、(1)(原)I-b.Beta™293964^00aEESe+eOl2e07c-h00150&le+0017315e4B019569e+0011324e+fi01 ¥-2.L407Se-h™i^2.6992c+001 /-2.35366+001-7.asafift-Hani-2.35366+001改变后匕Phi匕Phi冊W才nT口怙”7.£西尿+weI&SEe咖Qasfl农咖ei.24!flE-0Bl-■1.3075e+™b-S.斗Fl託+M0-E.3Q3Be*€QD-I.I156r*Wl-J..SHfiSc+Ml订.5新*畑1-L.013£e+Wl-2.□4EHe+^l27^6(*Wl-i.ii2«c+€ai-2.74B0c+™i-Z.97fl£e+ffll5..Data.table(1)一(原)(db]dB(如inTotll〕[db]dBCGuxiTj^al)[dtlThitaTlii=Od4tFrflq=Z45GH3Rii=90d4tFr叫=2.rKi=lS0d*trT4q=2.45GHe10.ooocoo7.4799947.4796947.4TO894210.0000007.2575967.1834557.2TE93320.OOMOO6.61TQe96.4762166.652357430.OOMOO5.S73M35..41^371S.62025140.QOMHO4.1467^640761624.20293L吓50OOWOO2IT17^2Z5019412.43102Tr60OOWOO0£77557104JT100.34712Ts70000000-2.C83T18-0424985-£.010401980.OOOCOO-4.628525-LT437407.553044U90.000000-7.185(176-2.884391-715316T11100.OOMOO-9.435T16-3.889068-^.47109ano.OOMOO-11.C41533-4.379336-IJ14^662■5l£0.QOMHO-l£.0£93£O-6QS4KO-12iSfllSTH130OOMOO-12S1T350-7旳2650'IS.94113315140OOWOO-13.735157-10179926-13.S5B09&布150OOMOO-14.646818-14030146-14.7T4183(T160.OOOCOO-14.S74T32-13.481798-15.051002W170.000000-14.640126-IT.164116-14.6&4T53悩180.OOMOO-14.390478-14.390178-K.3M4Ta2190.OOMOO-14.6S4TSa-13.617904-K.640126Setup1:LaEtAd&ptive11Setqpl:LastA_da(pti¥ieEet^l:LastAdaptiFie(2)改变后Nb]花国■inTaUJL4tJTh*.nii=04itKri^=£.4MHiPhi^Od^t.Pr^i=£4S&1Ufhi=1Wd・trrr<=£碍黠t3已*叱1 ■LailAd-ar-ttveEfllijpl■5ttwl-L»I.AdaFtiv«1口.£0000075M&43T.SSK437.5£0e43JO.OOODOO7.302a™T.SgSSTO£5.fl«MM66W&7e6.6^5509e.6^»7]i30.OOODOO5.60-16595.S05O«5.5T31J9gflOOOM4I7T^M4.S65933116395e50.DOODOO2.-loessB2.940£4i2.3D96B5ea.flooooo0.3363261.106070C.IflSttSTO.ODODOO-1.937045-口.Sa比E35-2.1BT3I2冲加.flooom-4-IT^KT-£ST16T3-暮茶琲峋ID5a.OtBDCB-6.g4fifl3Q-5.i^ssao-T.34期27111loa.Oomoo-B.110161-1.4^4505-fl.B如叮峋~i7lia.DOOQOO-aO.6S254a=10.239972-ll.2Te4BT13oo-11.71BI63-la.saaoTi-12.Z^8EeOUlao.oooooo-(2.eiT3fi2-20.115142-12.97217^11114Q.CWWOO-13.711571-Eg.TBlBSl-13.TT23051&150.coaoao■14SSlflDS-19.5£95£9-14.4Q-aQAaIT160.cooom-15.?42B51-15.£03135-14.5542J515ITO.COQQOQ■14673W5-13.67771?-1<.£2005]19leo.oooooo-14.136T10-14.136710-M.i3&7JOa>19a.mJDQg-(4220651-ia.42TB£5-14■呂T玄用吕aomoooooo-14.594?ie-10.001050-iE.£<?3Bl£10.OODOOQ-(44自吐昭D-11.4|SCaT-li.eSJMS2Z0.OOODOO-13.772006-ID.557006-13.TJ16712lS30.000000-129^174-T.96969]-l£.617362由数据可知，..最大辐射方向为…1.60度.8.曲线图(1)原.21Jutk201308^99110AnsaftCorporana仙XY21Jutk201308^99110mn.nn80.0060.0040.0011rmn.nn80.0060.0040.0011rA—AjL I *f\ /\ 1 /\1/Fl◎/400^020.000.00towaaD.DDThetaIdeal=O.