3.2微带天线理论·19

        3.2.1微带天线工作原理·19

    3.2.2微带天线分析方法·20

4利用HFSS软件对一些微波电路及微带天线的仿真与分析21

4.1微带贴片天线·21

4.2微带带阻滤波器·25

5结论·29

6致谢·30

7参考文献·31

1  引言

1.1研究背景

电磁场这一古老的研究领域，随着现代科学的发展，越来越显示出它的巨大活力。目前，关于电磁场的应用研究，已经深入到了每个学科。几乎涉及到人们日常生活中的每个角落。从大电机的研制到核电站的建成；从生物的磁电效应到核磁共振成象装置的诞生；从磁性材料的研究到塑料磁体的产生；从原子核电的分析到受控核聚变的成功等等。

1.2研究历史与现状

半个多世纪来,作为电磁波研究的重要部分，微波电路技术经历了从分立电路、两维微波集成电路、三维微波集成电路等阶段。分别于六十年代和七十年代出现的混合微波集成电路(HMIC)和单片微波集成电路(MMIC)均是单层电路。自八十年代以来已被广泛应用,从单功能电路发展到多功能组件(如T/R模块等),使微波工业经历了一次革命。自九十年代以来陆续出现了三维微波集成电路(包括MuMIC,3DMIC,MuMMIC和3DMMIC),又一次迎来微波电路的革新。

天线技术领域中引人瞩目的进展之一是印刷电路天线技术的进展,特别是微带天线的发展.实用微带天线是1972年出现的,一二在已从大约100MHz应用至100GHz,已成为一个专门的天线分支.其优点是:剖面薄、重量轻、造价低,能与大多数表面共形,并可与馈电网络及有源器件成块集成,已显示了作为一种新一代天线形式的巨大活力。微带天线由于其结构和物理性能方面具有的许多突出优点而被广泛使用。微带天线参数的分析是目前微带天线设计的重要环节，经过几十年的发展，目前使用比较广泛的是传输线理论、腔模理论以及矩量法。

1.3本文主要工作

这次课题设计采用有限元的方法，对电磁场领域中的微波电路和微带天线进行分析设计，并使用电磁仿真软件（如HFSS）进行仿真，初步了解电磁波与电磁场及微波电路与微带天线的理论知识和基本运算分析方法，为今后的学习打下基础。论文网

2  有限元法基本原理与应用

有限元法(Finite Element Method,FEM),是计算力学中的一种重要的方法,它是20世纪50年代末60年代初兴起的应用数学、现代力学及计算机科学相互渗透、综合利用的边缘科学。对于过去用解析方法无法求解的问题和边界条件及结构形状都不规则的复杂问题,有限元法则是一种有效的分析方法。有限元法的基本思想是先将研究对象的连续求解区域离散为一组有限个且按一定方式相互联结在一起的单元组合体。由于单元能按不同的联结方式进行组合,且单元本身又可以有不同形状,因此可以模拟成不同几何形状的求解小区域;然后对单元(小区域)进行力学分析,最后再整体分析。这种化整为零,集零为整的方法就是有限元的基本思路。

2.1  有限元法的建模原理

有限元的建模过程可以分为以下几个步骤：

（1）在每一个离散单元的节点上的值是我们要求的未知量，在其内部的其他点上的值是依靠节点值对其进行插值。我们在一位例子中选择了线性插值，而在很多复杂问题中，如果选用高阶多项式插值，则精度应该更高，但公式也更复杂。

（2）对麦克斯韦方程利用变分方法进行误差泛函，由于问题已经离散化为多个子域的组合，因此可以首先在每个单元内建立泛函对应的小的线性表达式，其次，将其填充到全域矩阵中的相应位置，最后，应用边界条件来得到矩阵方程的最终形式。