图1.1倒F型蓝牙天线的基本结构

1.2HFSS软件的介绍

HFSS----HighFrequencyStructureSimulator。它是Ansoft公司开发的一款高频结构仿真软件，这款软件可以仿真高频结构三维电磁场，是世界上第一个三维结构电磁场仿真软件，其三维磁场设计和分析的工业标准也被业界所公认。软件是一种高精度和商业用途的电磁解算器。自制的GA代码用于执行优化。GA操作是使用VisualBasic脚本（VBS）Writer编写的，VBS文件被调用到HFSS环境中进行仿真。采用熟悉的图形用户界面，精确自适应的场解器，在一集仿真，可视化，固体建模和自动化的一种易于学习的环境中，拥有空前电性能分析能力的功能去强大后处理器，迅速准确地解决3D电磁兼容问题。它可以采用计算众多参数，如S参数、传播系数、谐振频率特征阻抗等，利用周期性边界条件，可解决：

（1）近远场区的辐射问题和电磁场的数值解；

（2）S参数以及相应端口阻抗的归一化S参数；

（3）求解端口特征阻抗和传输常数；

（4）结构的本证模或谐振解；

HFSS软件在天线设计方面拥有独立完成能力，它可以对天线的具体参量进行分析计算，如天线的实际增益、辐射的方向性、在10dB带宽出天线特性的分析、远场3D方向增益图；对天线的极化特性绘制，包括天线的阻抗匹配和天线的轴比。HFSS的多个机制可以允许设计者根据自己的需求去制作特定的设计流程。使用者可以通过主菜单、工具栏、和项目树来实现对界面的实际操作。

目前我们使用HFSS软件进行对天线模型的建立，仿真，分析，都是单独在使用的。在协同处理天线问题上能力不强，这样就会使得其他具有进行数据处理分析能力比较好的的软件无法与HFSS相结合，进行数据之间的共享。另外，HFSS软件在进行对一些模型或数据较为复杂的设计和处理上比较时比较困难。并且HFSS缺乏模块化处理，不能够快速的实现在相似问题或需要建立模型时数据的完整分析处理。

第二章基本理论及分析方法

2.1微带天线的辐射机理

微带天线的辐射机理可以通过辐射金属贴片和接地面之间的磁场和电流分布进行定义。因为在进行对辐射金属贴片的场分布区域和电流分布的准确性时十分困难，所以微带天线的工作模型通常根据简单的近似理论来建立。下面是简单的分析的方法的介绍：

因为辐射贴片振荡在主模时大约为1/2波长，进而引起了-Ve和+Ve特性的电荷分布，这样贴片下表面会产生电荷运动，电荷之间的排斥力就会将一些电荷从

辐射贴片的下表面沿贴片边缘推到其上表面。这样在贴片的下表面和上表面之间会产生相应的电流密度Jb和Jt会因电荷运动。如图2.1所示

图2.1微带天线的电荷分布和电流分布

如果微带天线的Jb和Jt比值很小，正负电荷之间的引力就会占主导地位，导致在贴片下层的大多电荷和电流中相对较少的电流沿着贴片边缘运动到贴片的上表面，从而产生一个与贴片边缘正切的弱磁场。所以当正切磁场为零，磁壁围绕在贴片四周时，用相对于高sr的薄介质基片来设计天线是成立的。图2.2所示为空腔T空1t模式下的电场分布，通过腔体的4个侧壁产生辐射。根据惠更斯场等效原理，微带天线贴片用上表面的等效电流密度Jt来表示，4个裂缝用等效电流密度Js和磁流密度空s来表示，其对应的电磁场分别为Ha和Ea。其表达式为：

图2.2微带腔中T空1t模式的电场分布

当顶部辐射金属贴片是薄基片是对应的电流密度Jt远远小于底部金属贴片电流密度Jb，因此基本上不考虑贴片电流Jt的辐射[4]。