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1、本科生毕业设计（论文） 目目 录录 摘摘 要要 .1 ABSTRACT .2 第一章第一章 前前 言言 .3 1.1 微带贴片天线的概述 .3 1.2 微带贴片天线的辐射原理 .4 1.3 微带贴片天线的发展和现状 .5 1.4 本课题的主要工作内容及论文结构安排 .5 第二章第二章 HFSS 软件的概述软件的概述 .7 2.1 HFSS 软件的介绍 .7 2.2 基于 HFSS 软件设计天线的流程 .7 第三章第三章 基于基于HFSS软件的矩形微带贴片天线的仿真设计软件的矩形微带贴片天线的仿真设计.11 3.1 矩形微带天线的工作原理 . 11 3.2 微带贴片天线的参数设计 . 12 3.
2、3 矩形微带天线的仿真 . 13 第四章第四章 矩形微带贴片天线的优化设计矩形微带贴片天线的优化设计 . 15 4.1 微带贴片天线的长度尺寸的优化 . 15 4.2 微带贴片天线的宽度尺寸的优化 . 16 4.3 微带贴片天线的基片厚度尺寸的优化 . 17 4.4 参数综合优化后的仿真设计 . 18 第五章第五章 工作总结工作总结 . 21 参考文献参考文献 . 22 致谢致谢 . 23 本科生毕业设计（论文） 1 摘摘 要要 微带贴片天线是一种使用微带贴片作为辐射源的天线，它具有剖面低、体积小、重量轻、可共形、易集成、馈电方式灵活、便于获得线极化和网极化等优点。目前已在移动通信、卫星通讯、
3、导弹遥测、多普勒雷达等许多领域获得了广泛的应用【1】。其中矩形微带贴片天线是应用最为广泛的。 本文基于 Ansoft 公司的 HFSS11.0 软件对一种谐振频率为 2.45 GHz 的矩形微带贴片天线进行设计、仿真与优化。本文的主要研究内容是：根据微带天线的辐射原理，设计了一种谐振频率为 2.45GHz 的矩形微带天线，基于 HFSS11.0 对其进行了建模和仿真，分析了天线的 S参数图，驻波比以及方向图。研究天线尺寸参数选择不同时对天线性能指标的影响；对天线尺寸参数进行优化，给出符合设计要求的微带天线。 仿真结果表明，优化后的微带贴片天线满足设计指标的要求，同时说明 HFSS 是一种对天线
4、设计的有效仿真工具。 关键词关键词：微带贴片天线；仿真；HFSS 苏州大学本科生毕业设计（论文） 2 ABSTRACT Microstrip patch antenna is a use of microstrip patch antenna as source, it has a low profile, small volume, light weight, conformal, easy integration, feed way agile, easy to obtain linear polarization and web polarization etc. Has already
5、 in mobile communications, satellite communications, missile telemetering, doppler radar, and many other areas have gained wide application【1】. The rectangular microstrip patch antenna is most widely used. According to microstrip antenna radiation principle and actual correction, design a kind of re
6、sonance frequency is 2.45 GHz rectangular microstrip antenna, using Ansoft company HFSS11.0 the modeling and its simulation, this paper analyzes the antenna S parameter graph, standing wave ratio and pattern. The simulation results with the theoretical results match, proved the feasibility of this m
7、ethod, at the same time also proved HFSS is a microstrip antenna for effective simulation tools. Keywords: microstrip antenna; The simulation; HFSS 苏州大学本科生毕业设计（论文） 3 第一章第一章 前前 言言 1.1 1.1 微带贴片天线的概述微带贴片天线的概述 微带天线的结构简单，是由贴在带有金属地板的介质基片上的辐射贴片构成的，一般介质基片的相对介电常数不超过 10， 即 10【2】。贴片上导体通常是铜和金，它可也做成任意形状，常见的形状有矩形
8、、方形、圆形等，通常为了便于分析和预测其性能都用较为简单的几何形状，本文研究对象的形状选为矩形。为了增强辐射的边场效应，通常要求介质基片的相对介电常数较低，文中介质材料选为 Rogers RO4003(tm)，其相对介电常数为 3.38，满足了设计要求。矩形微带贴片天线有两种馈电方式，一种是微带线馈线，又称侧面馈电，另一种是同轴馈线，又称背馈，本文选用微带线馈电。用微带线馈电时，馈线与微带贴片是共面的，因而可方便的一起光刻，制作简便。但馈线本身也会引起辐射，从而干扰天线方向图，降低增益。在理论计算中，微带馈源的模型可等效为沿 Z 轴方向的一个薄电流片，其背后为空腔磁壁【3】。图 1.1 和图
9、1.2 分别为微带天线形状以及馈电方式图。 图 1.1 微带贴片天线 辐射元 介质基片 接地板 苏州大学本科生毕业设计（论文） 4 图 1.2 馈电方式 1.2 1.2 微带贴片天线的辐射原理微带贴片天线的辐射原理 矩形微带天线的辐射是由微带天线导体边沿和地板之间的边缘场产生的。 这可以从图 1.3（a）简单说明，该图是本文研究的侧向馈电的矩形微带贴片天线，与地板相距高度为。假设电场沿微带结构的宽度和厚度方向没有变化，则辐射器的电场仅仅沿约为半波长（/2）的贴片长度方向变化。 辐射基本上是由贴片开路边沿的边缘场引起的。在两端的场相对地板可以分解为法向和切向分量，因为贴片长度为/2，所以法向分量
10、反相，由它们产生的远区场在正面方向上互相抵消。平行于地板的切向分量同相，因此合成场增强，从而使垂直于地板的切向分量同相，因此合成场增强，从而使垂直于结构表面的方向上辐射场最强，如图 1.3（b）所示。根据以上分析，贴片可以等效为两个相距、 同相激励并向地板以上半空间辐射的两个缝隙，如图 1.3（c）所示。对微带贴片沿宽度方向的电场变化也可以采用同样的方法等效为同样的缝隙。 这样， 微带贴片天线的辐射就等效为微带天线周围的四个缝隙的辐射。 这种方法不仅适用于微带矩形贴片天线，同样也适于其他形状微带天线【4】。 （a）矩形微带贴片天线 （b）等效辐射场图 微带馈线 辐射元 同轴馈线 背馈 馈线 贴片辐射 基片 h 地板 2h 苏州大学本科生毕业设计（论文） 5 （c）辐射场分布图 图 1.3 矩形微带贴片天线辐射图 1.3 1.3 微带贴片天线的发展和现状微带贴片天线的发展和现状 在电子战与信息战飞速发展的今天，一些国家已建立了地面、舰艇、机载和星载的一体化情报侦察体系，其侦察频带扩展到 0.540GHz，覆盖了绝大多数的天线设备。如何降低天线的雷达散射截面、使天线系统免受电子干扰、免遭敌方雷达的探测和攻击而有效地工作，不仅关系到天线系统的生命力，而且影响到其载体的电磁隐身性能，影响着天线载体的生存。因此，开发和设计低雷达截面的机载
