1、課程設計課程名稱： 微波技術與天線 課設題目： 微帶天線設計（不同切角） 實驗地點： 博學館機房 專業班級： 電信 1201班 學 號： 2012001422 學生姓名： 指導教師： 李鴻鷹 2015 年 7 月 4 日 專業班級電信1201學生姓名課程名稱微波技術與天線課程設計設計名稱微帶天線設計設計周數1.5周指導教師李鴻鷹設計任務主要設計參數1 熟悉HFSS仿真平臺的使用  2 熟悉微帶天線的工作原理與設計方法3 在HFSS平臺上完成如下微帶天線的仿真設計設計要求如下：頻率：5.6GHz介質：FR44 結合同組其他同學的設計結果完成對于該天線結構參數與性能之

2、間關系的探討5 在1.5周內完成設計任務設計內容設計要求6.11：分組、任務分配、任務理解6.12：查閱參考資料，理論上熟悉所設計的器件的工作原理與特性，完成方案設計。6.156.18：熟悉仿真平臺的使用，完成在平臺上的建模，設置，結果提取與分析，以及驗收。6.19：同組同學結果匯總及討論6. 22：設計說明書的撰寫在設計過程中，作為設計小組成員，每位同學要具有團隊意識和合作精神，并最終獨立完成自己的設計任務。主要參考資 料劉學觀，微波技術與天線，西安電子科技大學電出版社，2012顧繼慧，微波技術，科學出版社，2007李明洋，HFSS應用設計詳解，人民郵電出版社，2010學生提交歸檔文件1.設

3、計報告2.工程文件課程設計任務書注：課程設計完成后，學生提交的歸檔文件應按，封面任務書說明書圖紙的順序進行裝訂上交（大張圖紙不必裝訂）指導教師簽名： 日期：2015-6-10 一、設計題目：微帶天線仿真設計（不同切角貼片設計）二、設計目的：通過仿真了解微帶天線設計，基于微帶貼片天線基礎理論以及熟練掌握HFSS10仿真軟件基礎上設計一個矩形貼片天線，分析其遠區輻射場特性以及S曲線。三、設計原理：矩形貼片是微帶貼片天線最基本的模型，本設計就是基于微帶貼片天線基礎理論以及熟練掌握HFSS10仿真軟件基礎上，設計一個右手圓極化矩形貼片天線，其工作頻率為5.6GHz，分析其遠區輻射場特性以及S曲線。 矩

4、形貼片天線示意圖四、貼片天線仿真步驟1、建立新的工程運行HFSS，點擊菜單欄中的Project>Insert HFSS Dessign，建立一個新的工程。2、設置求解類型（1）在菜單欄中點擊HFSS>Solution Type。（2）在彈出的Solution Type窗口中（a）選擇Driven Modal。（b）點擊OK按鈕。3. 設置模型單位將創建模型中的單位設置為毫米。（1）在菜單欄中點擊3D Modeler>Units。（2）設置模型單位：（a）在設置單位窗口中選擇：mm。（b）點擊OK按鈕。4、創建微帶天線模型（1）創建地板GroundPlane。在菜單欄中點擊Dr

5、aw>Rectangle,創建矩形模型。在坐標輸入欄中輸入起始點的坐標：X：-45，Y：-45，Z：0按回車鍵。在坐標輸入欄中輸入長、寬：dX：90，dY：90，dZ：0按回車鍵。在特性（Property）窗口中選擇Attribute標簽，將該名字修改為GroundPlane。（2）為GroundPlane設置理想金屬邊界。在菜單欄中點擊Edit>Select>By Name。在對話框中選擇GroundPlane，點擊OK確認。在菜單欄中點擊HFSS>Boundaries>Assign>Perfect E。在理想邊界設置窗口中，將理想邊界命名為PerfE_G

6、round，點擊OK確認。在3D模型窗口中將3D模型以合適的大小顯示（可以用Ctrl+D來操作）。（3）建立介質基片。在菜單欄中點擊Draw>Box或者在工具欄中點擊按鈕，創建長方體模型。在右下角的坐標輸入欄中輸入長方體的起始點位置坐標：X: -22.5，Y：-22.5，Z：0。按回車鍵結束輸入。輸入各坐標時，可用Tab鍵來切換。輸入長方體X、Y、Z三個方向的尺寸：dX：45，dY：45，dZ：5按回車鍵結束輸入。在特性（Property）窗口中選擇Attribute標簽，將該名字修改為Substrate。點擊Material選項后面的按鈕，將材料設置為Rogers R04003。點擊C

7、olor后面的Edit按鈕，將顏色設置為綠色，點擊OK確認。（4）建立貼片Patch。在介質基片上創建貼片天線。在菜單欄中點擊Draw>Rectangle,創建矩形模型。在坐標輸入欄中輸入起始點的坐標：X：-7，Y：-7，Z：5按回車鍵。在坐標輸入欄中輸入長、寬：dX：14，dY：14，dZ：0按回車鍵。在特性（Property）窗口中選擇Attribute標簽，將該名字修改為Patch。點擊Corlor后面的Edit按鈕，將顏色設置為黃色，點擊OK確認。（5）為Patch設置理想金屬邊界。在菜單欄中點擊Edit>Select>By Name。在對話框中選擇Patch，點擊O

8、K確認。在菜單欄中點擊HFSS>Boundaries>Assign>Perfect E。在理想邊界設置窗口中，將理想邊界命名為PerfE_Patch，點擊OK確認。（6）創建切角。創建供貼片天線相減的切角時，首先在坐標原點處創建三角形，然后將其移動到方形貼片的頂點處。在菜單欄中點擊Draw>Line。在坐標輸入欄中輸入點的坐標：X：0，Y：0，Z：5按回車鍵。在坐標輸入欄輸入點的坐標：X：3，Y：0，Z：5按回車鍵。在坐標輸入欄中輸入點的坐標：X：0，Y：3，Z：5按回車鍵。在坐標輸入欄中輸入點的坐標：X：3，Y：0，Z：5按回車鍵。在特性（Porperty）窗口中選擇

9、Attribute標簽，將名字修改為Cut。在菜單欄點擊Edit>Select>By Name。在對話窗口中選擇Cut ,點擊OK按鈕。在菜單欄中點擊Edit>Arrange>Move。在坐標輸入欄中輸入點的坐標：X：0，Y：0，Z：0。按回車鍵。在坐標輸入欄輸入坐標：dX：-14，dY：-14，dZ：0。按回車鍵。可以通過旋轉復制創建另一個切角。在菜單欄中點擊Edit>Duplicate>Around Axis。將軸設置為Y軸，旋轉角度為180 deg，點擊確認鍵。將切角的名字改為Cut_1。在菜單欄點擊Edit>Select>By Name。

10、在對話窗口中選擇Cut_1 ,點擊OK按鈕。在菜單欄中點擊Edit>Arrange>Move。在坐標輸入欄中輸入點的坐標：X：0，Y：0，Z：0; dX=0, dY=0, dZ=5; 按回車鍵。（7）用Patch將切角減去。在菜單欄中點擊Edit>Select>By Name,在彈出的窗口中利用Ctrl鍵選擇Patch、Cut和Cut_1。在菜單欄中點擊3D Modelean >Boolean>Subtract,在Subtract窗口中做一下設置：Blank Parts：Patch；Tool Parts：Cut，Cut_1；Clone tool object

11、 before subtract 復選框不選。點擊OK按鈕結束設置。這樣三角形貼片就建成了。（8）創建探針Pin。在菜單欄中點擊Draw>Cylinder。在坐標輸入欄中輸入圓柱中心點的坐標：X：0，Y：8，Z：0按回車鍵。在坐標輸入欄中輸入圓柱半徑：dX：0, dY：0.5，dZ：0按回車鍵。在坐標欄中輸入圓柱的高度：dX：0，dY：0，dZ：5；按回車鍵結束輸入。在特性（Porperty）窗口中選擇Attributr標簽，將該圓柱的名字修改為Pin。點擊Material后面的按鈕，將材料設置為pec。利用快捷鍵Ctrl+D將模型調整至合適大小。（9）創建端口面Port。在菜單鍵中點擊

12、Draw>Circle。在坐標輸入欄中輸入圓心點的坐標：X：0，Y：8，Z：0按回車鍵。在坐標輸入欄輸入半徑：dX：0，dY：1.5，dZ：0按回車鍵。在特性（Property）窗口中選擇Attribute標簽，將名字修改為Port。（10）用GroundPlane 將Port減去。在菜單欄中點擊Eidt>Select>By Name,在彈出的窗口中利用Ctrl鍵選擇GroundPlane和Port。在菜單欄中點擊3D Modeler>Boolean >Subtract ,在Subtract窗口中做以下設置：Blank Parts：GroundPlane；Tool

13、 Parts：Port；選中Clone tool objects before subtract 復選框。點擊OK按鈕結束設置。5、創建輻射邊界創建Air，在菜單欄中點擊Draw>Box,創建長方體模型。在右下角的坐標輸入欄中輸入長方體的起始點位置坐標：X：-80，Y：-80，Z：-35；按回車鍵結束輸入。輸入長方體的尺寸：dX：160，dY：160，dZ：70按回車鍵。在特性（Property）窗口中選擇Attribute標簽，將長方體的名字修改為Air。在菜單欄中點擊Edit>Select>By Name 。在對話框中選擇Air，點擊OK確認。在菜單欄中點擊HFSS>

14、;Boundaries>Radiation。在輻射邊界窗口中，將輻射邊界命名為Rad1，點擊OK按鈕。6、設置端口激勵在菜單欄中點擊Edit>Select>By Name，選中Port，在菜單欄中點擊HFSS>Excitation>Assign>Lumped Port。在LumpedPort窗口的General標簽中，將該端口命名為p1，點擊Next。在Modes 標簽中的Integration line zhong點擊None，選擇New Line，在坐標欄中輸入：X：0，Y：9.5，Z：0；dX：0，dY：-1，dZ：0。按回車鍵，點擊Next按鈕直至結

15、束。7、求解設置為該問題設置求解頻率及掃頻范圍（a）設置求解頻率。在菜單欄中點擊HFSS>Analysis Setup>Add Solution Setup。在求解設置窗口中做以下設置：Solution Frequency ：5.6GHz；Maximun Number of Passes：15；Maximun Delta S per Pass ：0.02。點擊OK結束。（b）設置掃頻。在菜單欄中點擊HFSS>Analysis Setup>Add Sweep 。選擇Setup1，點擊OK確認。在掃頻窗口中做以下設置：Sweep Type：Fast；Frequency Se

16、tup Type：Linear Count；Start :5.0GHz；Stop：6.0GHz；Count：400；將Save Field復選框選中，點擊OK確認。8、設置無限大球面在菜單欄中點擊HFSS>Radiation>Insert Far Field Setup>Infinite Sphere。在Infinite Sphere標簽中做以下設置：Phi：Start：0 deg，Stop：180deg，Step：90 deg；Theta：Start：0 deg，Stop：360 deg，Step：10 deg。點擊OK確認。9、確認設計方法一：由主菜單選HFSS/Vali

17、dation Check對設計進行確認，如圖2.4。方法二：在菜單欄直接點即可。圖5 確認設計如圖5所示均打勾即可，點Close結束。10.、保存工程在菜單欄中點擊File>Save As,在彈出的窗口中將工程命名為hfss_Patch,并選擇保存路徑。11、求解該工程在菜單欄點擊HFSS>Analyze。12、后處理操作（1）S參數（反射系數）。繪制該問題的反射系數曲線，該問題為單端口問題，因此反射系數是。 點擊菜單欄HFSS>Result>Create Report。在創建報告窗口中做以下選擇：Report Type：Modal S Parameters ；Disp

18、lay Type：Rectangle 點擊OK按鈕。在Trace窗口中做以下設置：Solution：Setup1:Sweep1； Domain：Sweep 點擊Y標簽，選擇：Category：S parameter；Quantity：S（p1，p1）；Function：dB，然后點擊Add Trace按鈕。點擊Done按鈕完成操作，繪制出反射系數曲線。 （2）2D輻射遠場方向圖。在菜單欄點擊HFSS>Result >Create Report。在創建報告對話框中做以下選擇：Report Type：Far Fields；Display Type：Radiation Pattern。點

19、擊OK按鈕。在Trace 窗口中做以下設置：Solution：Setup1：LastAdptive；Geometry：ff_2d。在Sweep標簽中，在Name這一列中點擊第一個變量Phi，在下拉菜單中選擇The。點擊Mag標簽，選擇：Category ：Gain；Quantity：GainTotal；Function：dB,點擊Add Trace按鈕。最后點擊Done按鈕完成操作，繪制出方向圖。13、保存并退出HFSS五、設計仿真結果方形貼片的不同三角形切角位置，及其仿真結果在5.6GHz的情況下(自行修改數據，多次修改仿真，只有切相鄰時，如情況四所示，S參數有下降，同時自己也做了一下2.45GHz的，比較了一下)1、切對角模型圖S參數（反射系數）3D輻射遠場方向圖軸比值圖2D輻射遠場方向圖2、切一角模型圖S參數（反射系數）3D輻射遠場方向圖軸比值圖2D輻射遠場方向圖3、切四角模型圖S參數（反射系數）3D輻射遠場方向圖軸比值圖2D輻射遠場方向圖4、切鄰角模型圖S參數（反射系數）3D輻射遠場方向圖軸比值圖2D輻射遠場方向圖2.45GHz情況下模型圖S11參數S11參數的Smith 圓圖3D輻射遠場方向圖電壓駐波比2D輻射遠場方向圖軸比值圖六 、總結通過本次課程設計，我不但掌握了微帶天線的基本原理及基本結構，而且基本掌握了HFSS軟件的操作與使用，使我受