3 HFSS 软件介绍及其运用 8

3 . 1 HFSS 软件 14 

3.2 矩形微带贴片天线的设计步骤 14

3 . 3 HFSS 软件的简单运用 15 

4 开槽微带贴片天线的设计 19

4 .1 接地板开槽微带贴片天线介绍 19 

4.2 接地板开槽矩形微带贴片天线设计 20

5.3 开槽矩形微带贴片天线的仿真结果分析 23

5.4 开槽矩形微带贴片天线的优化 27

结论 28

致谢 29

参考文献 30

1 引言

1.1 课题研究背景

在微波天线的发展历程中，微带天线已经作为一门独立学科以供人们研究。近年 来，由于微带天线在性能上具有一定的优势，人们对微带天线的研究处于高速发展状 态，它的应用也越来越广泛。随着不断发展的介质基板的工艺技术，介质基板材料的 选取也多种多样，这也促进了微带天线的工程设计发展。微带天线之所以能广泛流行， 是因为它具有“平面”结构，因而具有印制电路工艺技术的全部优点。微带天线基本 上是一块印刷电路板，所有的匹配网络、移相电路和辐射器电路都光刻在板的一侧， 板的另一侧是金属地板，所以，在飞机或导弹的表面上都能直接安装微带天线。由于 微带天线具有结构简单、成本低、易于集成等一系列优点，在现代互联通信、无线网 络中都起着至关重要的作用,设计出新型的微带天线常常是科研人员进行科研设计的 首要目的。当然，微带天线的缺点也存在，其频带较窄、效率较低。现在对微带天线 的研究主要是研究这两个方面，即如何做出宽频带的微带天线和如何使它 能获得较 大的增益。随着高精尖设备对材料的要求越来越高，这两个缺陷正被科学家慢慢克服； 宽频带、高增益的微带天线已经投入使用当中。

1.2 微带天线的结构

微带天线与一般的微波天线相比，其形状和尺寸可以是任意的。微带天线大致可 分为三种基本类型：微带行波天线、微带贴片天线和微带缝隙天线。

1.2.1 微带行波天线

微带行波天线（MTA）是由基片或普通的 TEM 波传输线与另一表面的接地板组成。 匹配负载需要接入 TEM 波传输线的末端，当天线维持在行波时，可以设计合适的天线， 使边射到端射的任意方向都为天线的主波束方向。微带行波天线的几种结构图如图 1 所示。

图 1 微带行波天线

1.2.2 微带贴片天线

微带贴片天线（MPA）是由介质基片、在介质基片表面的辐射贴片和地板所构成， 地板在介质基片的另一面上，其辐射贴片的形状可以是任意的。但是，在一般计算中， 难以计算具有特殊形状的微带贴片天线，所以本文着重研究讨论基本形状的微带贴片 天线。微带贴片天线在分析和应用中可分为线极化和圆极化的。本文主要讨论圆极化 矩形微带贴片天线，通过改变参数，得到不同的 S11 扫频分析结果，得到天线的谐振 频率与各参数的关系，进行适当的设计优化，使天线的谐振频率落在中心频率上。微 带贴片天线几种基本的图形如图 2 所示。