实验七 微带贴片天线的设计与仿真

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1、实验七微带贴片天线的设计与仿真一、实验目的1.设计一个微带贴片天线2..查看并分析该微带贴片天线的二、实验设备装有HFSS13.0软件的笔记本电脑一台三、实验原理传输线模分析法求微带贴片天线的辐射原理如下图所示：设辐射元的长为L，宽为ω，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h<<λ，场沿h方向均匀分布。在最简单的情况下，场沿宽度ω方向也没有变化，而仅在长度方向(L≈λ/2)有变化。在开路两端的电场均可以分解为相对于接地板的垂直分量和水平分量，两垂直分量方向相反，水平分量方向相同，因而在

2、垂直于接地板的方向，两水平分量电场所产生的远区场同向叠加，而两垂直分量所产生的场反相相消。因此，两开路端的水平分量可以等效为无限大平面上同相激励的两个缝隙，缝的电场方向与长边垂直，并沿长边ω均匀分布。缝的宽度△L≈h，长度为ω，两缝间距为L≈λ/2。这就是说，微带天线的辐射可以等效为有两个缝隙所组成的二元阵列。四、实验内容利用HFSS软件设计一个右手圆极化天线，此天线通过微带结构实现。中心频率为2.45GHz，选用介质基片R04003，其介电常数为εr=2.38，厚度为h=5mm。最后得到反射系数和三维方向图的仿真结果。一、实验步骤1.建立新工程了方便建立模型，在Tool>Option

3、s>HFSSOptions中讲DuplicateBoundarieswithgeometry复选框选中。2.将求解类型设置为激励求解类型：（1）在菜单栏中点击HFSS>SolutionType。（2）在弹出的SolutionType窗口中(a)选择DrivenModal。(b)点击OK按钮。3.设置模型单位（1）在菜单栏中点击3DModeler>Units。（2）在设置单位窗口中选择：mm。4.创建微带天线模型（1）创建GroundPlane。创建矩形模型，起始点的坐标：X：-45，Y：-45，Z：0.0；长、宽：dX：90，dY：90，dZ：0.0（2）为GroundPlane设

4、置理想金属边界，将理想边界命名为PerfE_Ground。（3）建立介质基片。创建长方体模型Substrate，长方体的起始点位置坐标：X：-22.5，Y：-22.5，Z：0.0；长方体X、Y、Z三个方向的尺寸：dX：45，dY：45，dZ：5；将材料设置为RogersR04003，将颜色设置为绿色。（4）建立Patch。在介质基片上创建贴片天线。创建矩形Patch，起始点的坐标：X：-16，Y：-16，Z：5；长、宽：dX：32，dY：32，dZ：0.0，将颜色设置为黄色。（5）为Patch设置理想金属边界，将理想边界命名为PerfE_Patch。（6）创建切角Cut。创建供

5、贴片天线相减的切角时，首先在坐标原点处创建三角形，然后将其移动到方形贴片的顶点处。在坐标输入栏中输入点的坐标：X：0，Y：0，Z：5在坐标输入栏中输入点的坐标：X：5，Y：0，Z：5在坐标输入栏中输入点的坐标：X：0，Y：5，Z：5在坐标输入栏中输入点的坐标：X：0，Y：0，Z：5在对话窗口中选择Cut，在菜单栏中点击Edit>Arrange>Move。在坐标输入栏中输入点的坐标：X：0，Y：0，Z：0按在坐标输入栏中输入坐标：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Edit>Duplicate>AroundAx

6、is。将轴设置为Z轴，旋转角度为180deg，Total为2（7）用Patch将切角减去，在Subtract窗口中做以下设置：BlankParts:PatchToolParts:Cut，Cut-1（8）创建探针Pin，并将材料设置为pec。圆柱中心点的坐标：X：0.0，Y：8.0，Z：0.0；圆柱半径：dX：0.0，dY：0.5，dZ：0；圆柱的高度：dX：0.0，dY：0.0，dZ：5.0（9）创建端口面Port。圆心点的坐标：X：0.0，Y：8.0，Z：0.0；半径：dX：0.0，dY：1.5，dZ：0.0（10）用GroundPlane将port减去。利用Ctrl键选择G

7、roundPlane和Port；在Subtract窗口中做以下设置：BlankParts:GroundPlaneToolParts:Port（11）创建Air。创建长方体模型，长方体的起始点位置坐标：X：-80，Y：-80，Z：-35；长方体X、Y、Z三个方向的尺寸：dX：160，dY：160，dZ：70；在辐射边界窗口中，将辐射边界命名为Rad1。5.保存工程在菜单栏中点击File>SaveAs，在弹出的窗口中将该工程的命名为shiyan