微带天线课程设计报告

1、课程设计报告课设名称：微波技术与天线课设题目：微带天线仿真设计课设地点：跨越机房专业班级：学号：学生姓名：指导教师：2012年 6月23日一、设计要求：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 HFSSIo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。MiCI oStliP PRtrh矩形贴片天线示意图二、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.

2、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、实验原理：用传输线模分析法介绍它的辐射原理。设辐射元的长为L,宽为,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h1 nsert 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 HFSSSolution TyPeb(2) 在弹出的Solution TyPe窗口中(a) 选择 DriVen Modal。(b) 点击OK按钮。

3、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 ModelerUnits。(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=创建矩形模型，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。改名字为 Groun dPla ne(2) 为GroundPlane设置理想金属边界。在理想边界设置窗口中将理想边界 命名为PerfE_Ground,点击OK按钮。在3D模型窗口中将3D模型以合适的大 小显示(

4、可以用Ctrl+D来操作)。(3) 建立介质基片。在菜单栏中点击DrawBox或在工具栏中点击按钮El , 创建长方体模型。起始点位置坐标：X: -22.5 , Y :-22.5, Z: 0。输入各坐标时， 可用Tab键来切换。输入长方体 X、Y、Z三个方向的尺寸：dX: 45, dY: 45, dZ： 5。将名字改为SUbStrate将材料设置为 ROgerS R04003将颜色改为绿色.(4) 建立贴片PatCh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。(5) 将理想金属边界命名为PerfE

5、_PatCh,(6) 创建切角。输入点的坐标：X : 0, Y : 0, Z: 5; X : 5, Y : 0, Z: 5; X: 0, Y: 5, Z : 5; X : 0, Y : 0, Z : 5。在对话窗口中选择 CUt。在菜单栏中 点击EditArrangeMove。在坐标输入栏中输入点的坐标： X : 0, Y : 0, Z : 0； dX : -16, dY : -16, dZ : 0。两个切角呈中心对称，可以通过旋转复制创建另一 个切角。在菜单栏中点击 EditDuplicateAround AXiS。将轴设置为Z轴，旋转 角度为 180 deg, Total 为 2。(7)

6、用PatCh将切角减去。(8) 创建探针Pin。在菜单栏中点击DrawCylinder。在坐标输入栏中输入 圆柱中心点的坐标：X : 0，Y ： 8, Z： 0;按回车键，输入圆柱半径：dX : 0, dY: 0.5, dZ: 0;按回车键，输入圆柱的高度：dX : 0，dY: 0，dZ： 5。按回车键， 将名字改为Pin，将材料设置为 PeCO (9)创建端口面 Port。在菜单键中点击 DrawCircle。在坐标输入栏中输入圆心点的坐标： X: 0，Y: 8, Z： 0按回车键。 在坐标输入栏输入半径：dX: 0，dY: 1.5，dZ: 0。(9) 创建端口面Porto在菜单键中点击Dr

7、awCircle。在坐标输入栏中输入 圆心点的坐标：X : 0，Y: 8, Z: 0按回车键。在坐标输入栏输入半径：dX : 0， dY: 1.5, dZ: 0。在3D模型窗口中将3D模型以合适的大小显示(可以用Ctrl+D 来操作)。(10) 用 GrOundPlane 将 Port 减去。在 SUbStrate 窗口中设置：Blank Parts:GrOUndPlane;TOOl Parts:POrt点击 OK 结束设置。6. 创建辐射边界：创建Air ,在菜单栏中点击DrawBox,创建长方体模型。在右下角的坐标输 入栏中输入长方体的起始点位置坐标：X : -80, Y: -80, Z

8、: -35;按回车键结束 输入。输入长方体的尺寸：dX : 160, dY : 160, dZ : 70按回车键。在特性(PrOPerty) 窗口中选择 AttribUte标签，将长方体的名字修改为Air。在菜单栏中点击EditSelectBy Name。在对话框中选择 Air ,点击OK确认。在菜单栏中点击 HFSSBoundariesRadiatior。在辐射边界窗口中，将辐射边界命名为Rad1 ,点击OK按钮。7. 设置端口激励：在菜单栏 中点击 EditSelectBy Name ,选中 Port,在菜单栏 中点击 HFSSExcitationAssignLumped Port。在 L

9、UmPedPOrt窗口的 General标签中， 将该端口命名为p1,点击NeXt。在MOdeS标签中的Integration line ZhOng点击 None,选择 NeW Line ,在坐标栏中输入：X : 0, Y : 9.5, Z : 0; dX : 0, dY : -1, dZ : 0。按回车键，点击NeXt按钮直至结束。&求解设置：为该问题设置求解频率及扫频范围(a)设置求解频率。在菜单栏中点击 HFSSA nalysis SetupAdd Solution SetUPO 在求解设置窗口中做以下设置： Solution FreqUency : 2.45GHz； MaXimUn N

10、Umber of PaSSeS 15; MaXimUn Delta S Per PaSS : 0.02。(b)设置扫频。在菜单栏中点击 HFSSA nalysis SetupAdd SWeeP。选择 Setupl,点击OK确认。在扫频窗口中做以下设置：SWeeP TyPe Fast; FreqUency SetUP TyPe Linear COunt; Start :2.0GHz； Stop： 3.0GHz； COunt： 400；将 SaVe Field 复选框选中。9. 设置无限大球面：在菜单栏中点击 HFSSRadiationlnsert Far Field SetUPInfinite

11、SPhere在 Infinite SPhere标签中做以下设置：Phi： Start： 0 deg, Stop： 180deg, Step： 90 deg； Theta： Start: 0 deg, Stop： 360 deg, Step： 10 deg。10. 确认设计：方法一：由主菜单选HFSS/ValidatiOn CheCk对设计进行确认。方法二：在菜单栏直接点/即可。11. 保存工程：在菜单栏中点击FileSave AS在弹出的窗口中将工程命名为 hfss_PatCh并选 择保存路径。12. 求解该工程：在菜单栏点击HFSSAnalyze。13. 后处理操作：(1) S参数(反射系数

12、)。绘制该问题的反射系数曲线，该问题为单端口问题，因此反射系数是s10点 击菜单栏 HFSSResultCreate RePOrt 选择：RePOrt Type： Modal S ParameterS ; DiSPIay Type： ReCtangle0 Trace窗口： Solution: SetUP1:SWeePt Domain： SWeeP 点击 Y 标签，选择：Category： S parameter; QUantity: S (p1, p1); FUnction： dB,然后点击Add TraCe按钮。点击Done按钮完成操作，绘制出反射系数曲线。(2) 2D辐射远场方向图。在菜单

13、栏点击 HFSSResult Create RePOrt 选择：RePOrt Type： Far Fields； DiSPIay Type： Radiation PatternO TraCe 窗口： Solution： SetUP1： LaStAdPtiVe; Geometry： ff_2d。在SWeeP标签中，在Name这一列中点击第一个变量 Phi ,在 下拉菜单中选择 The。点击 Mag 标签,选择：CategOry : Gain； QUantity: GainTotal; FUnCtion： dB,点击Add TraCe按钮。最后点击 Done,绘制出方向图。14. 保存并退出HFS

14、S:五、技术指标：圆形贴片天线，即贴片（PatCh）为圆形，其他条件不变，即设计中创建天 线模型设计中，第 、（2）、（3）、（5）、不变，（8）、（9）、（10）做一下改变。 建立贴片PatChO在菜单栏中点击 DrawCylinder。在坐标栏中输入圆心坐标：X : 0, Y : 0, Z: 5按回车键。在坐标输入栏中输入半径：dX : 16, dY: 0，dZ: 0。在特性窗口中将名字改为PatChO点击Cool后面的Edit按钮，将颜色设置为黄色， 点击OK确认。为PatCh设置理想金属边界。在菜单栏中点击 HFSSBoundariesAssignPefect E。将理想边界命名为 P

15、erfE_PatCh 点击 OK 确认，这样圆形贴片就建成了。六、实验结果及其截图：1. 原实验结果（1）建模完成：(2).确认设计，通过 Validation Check：3(3) .原矩形贴片的S参数曲线:阳 51 IJFd)J SeiLE 1 :嵯VKHp1InScPft CrMrtgiXV PIui ?H i-hU BEignillIl(4) 原矩形贴片的2D远场方向图:tV; 23右血 H3凸 IlIIn MII Ifl4t ICfUrTKlrehenRadfariinn P-Bttern 3HbbMJDigllhlI2J甲田TE肌曲PhbOdeg右妙谓 rI : -BSE也iNPlldeB(&TiaQ khjd 油肿:LaaCifhJdB(G-lTe l PhhIaC0SellIjI : JiACp1M2. 修改圆的半径，改为R=18.5时效果最好 (1)建模完成:(2).确认设计，通过 ValidatiOn Check：(3) .圆形贴片的S参数曲线:21 JUllIs90AMlWJfI Curul GuliXV PlQl 4153SMzpl3d5hv-!duo2.6b2.flt3 COHrec b(4) 圆形贴片的2D远场方向图:利汐Arffh, Jnnpnr rnHJldluriion PaitE-Bn 4 H l-tiU rignlldD(j-9iT(r1a)