基于HFSS的天线设计教材

图1：微带天线的结构

一、 实验目的

●利用电磁软件Ansoft HFSS 设计一款微带天线。

◆微带天线要求：工作频率为2.5GHz ，带宽 (回波损耗S11<-10dB)大于5%。 ●在仿真实验的帮助下对各种微波元件有个具体形象的了解。

二、 实验原理

1、微带天线简介

微带天线的概念首先是由Deschamps 于1953年提出来的，经过20年左右的发展，Munson 和Howell 于20世纪70年代初期制造出了实际的微带天线。微带天线由于具有质量轻、体积小、易于制造等优点，现今已经广泛应用于个人无线通信中。

图1是一个简单的微带贴片天线的结构，由辐射源、介质层和参考地三部分组成。与天线性能相关的参数

包括辐射源的长度L 、辐射源的

宽度W 、介质层的厚度h 、介质

的相对介电常数r ε和损耗正切

δtan 、介质层的长度LG 和宽度

WG 。图1所示的微带贴片天线是采用微带天线来馈电的，本次将要设计的矩形微带贴片天线采用的是同轴线馈电，也就是将同轴线街头的内心线穿过参考地和介质层与辐射源相连接。

对于矩形贴片微带天线，理论分析时可以采用传输线模型来分析其性能，矩形贴片微带天线的工作主模式是TM10模，意味着电场在长度L 方向上有2/g λ的改变，而在宽度W 方向上保持不变，如图2（a ）所示，在长度L 方向上可以看做成有两个终端开路的缝隙辐射出电磁能量，在宽度W 方向的边缘处由于终端开路，所以电压值最大电流值最小。从图2（b ）可以看出，微带线边缘的电场可以分解成垂直于参考地的分量和平行于参考地的分量两部分，两个边缘的垂直电场分量大小相等、方向相反，平行电场分量大小相等，方向相反；因此，远区辐射电场垂直分量相互抵消，辐射电场平行于天线表面。

（a ）俯视图 （b ）侧视图

图2 矩形微带贴片天线的俯视图和侧视图

2、天线几何结构参数推导计算公式

假设矩形贴片的有效长度设为e L ，则有

2

/g e L λ= 式中，g λ表示波导波长，有 e g ελλ/0= 式中，0λ表示自由空间波长，e ε表示有效介电常数，且

21)121(21

21-+-++=W h r r e εεε 式中，r ε表示介质的相对介电常数，h 表示介质层厚度，W 表示微带贴片的宽度。由此，可计算出矩形贴片的实际长度L ，有

L f c L L L L e e e ?-=?-=?-=2222200εελ

式中，c 表示真空中的光速，

0f 表示天线的工作频率，L ?表示图2（a ）中所示的等效辐射缝隙的长度，且有

)8.0/)(258.0()264.0/)(3.0(412.0+-++=?h W h W h L e e εε

矩形贴片的宽度W 可以由下式计算： （1-1）

（1-2）

（1-3）

（1-4） （1-5）

210212-??? ??+=r f c W ε

对于同轴线馈电的微带贴片天线，在确定了贴片长度L 和宽度W 之后，还需要确定同轴线馈点的位置，馈点的位置会影响天线的输入阻抗，在微波应用中通常是使用50Ω的标准阻抗，因此炫耀确定馈点的位置是天线的输入阻抗等于

50Ω。对于图3所示的同轴线馈电的微带贴片天线，坐标原点位于贴片的中心，以（f f y x ,）表示馈点的位置坐标。

图3 同轴线馈电的微带天线

对于TM10模式，在W 方向上电场强度不变，因此理论上W 方向上的任一点都可以作为馈点，为了避免激发TM1n 模式，在W 方向上馈点的位置一般取在中心点，即

0=f y 在L 方向上电场有2/g λ的改变，因此在长度L 方向上，从中心到两侧，阻抗逐渐变大，输入阻抗等于50Ω的馈点位置可由下式计算：

)(2L L x re f ξ=

式中， 21)121(21

21)(-+-++=L h L r r re εεξ 上述分析都是基于参考地平面是无限大的基础上的，然而实际设计中，参考地都是有限面积的，理论分析证明了当参考地平面比微带贴片大出h 6的距离时。计算结果就可以达到足够的准确，因此设计中参考地的长度GND L 和宽度GND W 只需满足以下两式即可，即

（1-6）

（1-7）

（1-8） （1-9）

h L L GND 6+≥

h W W GND 6+≥

三、 实验步骤

1、设计指标和天线几何结构参数计算 本实验的矩形微带天线的中心频率为 2.5GHz ，选用的介质板材为Rogers RO4003，其相对介电常数 3.55=r ε，厚度h =5mm ，天线使用同轴线馈电。根据上面的推导公式来计算微带天线的几何尺寸，包括贴片的长度L 和宽度W 、同轴线馈点的位置坐标（f f

y x ,），以及参考地的长度GND L 和宽度GND W 。

(1)、矩形贴片的宽度W

把55.3,5.2,/100.308==?=r GHz f s m c ε代入式（1-6），可以计算出微带天线矩形贴片的宽度，即 mm m W 78.3903978.0==

(2)、有效介电常数e ε

把55.3,78.39,5===r mm W mm h ε代入式（1-3），可以计算出有效介电常数，即

08.3=e ε

(3)、辐射缝隙的长度L ?

把08.3,78.39,5===e mm W mm h ε代入式（1-5），可以计算出微带天线辐射缝隙的长度，即

mm L 32.2=?

(4)、矩形贴片的长度L

把mm L GHz f s m c e 32.2,08.3,5.2,/100.308=?==?=ε代入式（1-4），可以计算出微带天线矩形贴片的长度，即

mm L 55.29=

(5)、参考地的长度GND L 和宽度GND W

把mm L mm W mm h 55.29,78.39,5===分别代入式（1-10）和（1-11），可（1-10） （1-11）

以计算出微带天线参考地的长度和宽度，即

mm L GND 55.59≥ mm W GND 78.69≥

(6)、同轴线馈点的位置坐标（f f y x ,）

把mm L mm W mm h r 55.29,78.39,5,55.3====ε分别代入式（1-7）、式（1-8）和式（1-9），可以计算出微带天线同轴线馈点的位置坐标（f f y x ,），即

mm x f 52.8= mm y f 0=

2、HFSS 设计和建模概述

(1)、建模概述

本设计天线是使用同轴线馈电的微带结构，HFSS 工程可以选择模式驱动求解类型。在HFSS 中如果需要计算远区辐射场，必须设置辐射边界表面或者PML 边界表面，这里使用辐射边界条件，为了保证计算得准确性，辐射边界表面距离辐射源通常需要大于1/4个波长。因为使用了辐射边界表面，所以同轴线馈线的信号输入/输出端口位于模型内部，因此端口激励方式需要定义集总端口激励。

参考地和微带贴片使用理想导体来代替，在HFSS 中可以通过给一个二维平面模型分配理想导体边界条件的方式模拟理想薄导体。参考地放置于坐标系中0=z 的xOy 平面上，由之前计算出的参考地长度mm L GND 55.59≥，宽度mm W GND 78.69≥，这里参考地长度和宽度都取mm 90。介质层位于参考地的正上方，其高度为5mm ，长度和宽度都取mm 80。微带贴片放置于5=z 的xOy 平面上，根据之前计算出的其长度和宽度的初始值分别为长度mm L 55.29=，宽度mm W 78.39=，设置其长度沿着x 轴方向，宽度沿着y 轴方向.使用半径为mm 5.0的圆柱体模拟同轴线的内芯，圆柱体与z 轴平行放置，圆柱体的底面圆心坐标为（0,0,52.8mm ）。设置圆柱体材质为理想导体（pec ），圆柱体顶部与微带贴片相接，底部与参考地相接，在与圆柱体相接的参考地面上需要挖出一个半径mm 5.1的圆孔，作为信号输入输出端口，该端口的激励方式设置为集总端口激励，使用HFSS 分析设计天线一类的辐射问题，在模型建好之后，用户还必须设置辐射边界条件。辐射边界表面距离辐射源通常需要大于1/4个波长，2.5GHz 时自由空

间中1/4个波长约为mm 30,所以在这里设置辐射边界表面距离微带天线mm 30，整个微带天线模型（包括参考地、介质层和微带贴片）的长?宽?高为mm mm mm 59090??，所以辐射边界表面的长

?宽?高可以设置为

mm mm mm 60160160??。 为了方便后续参数扫描分析和优化设计，在建模时分别定义设计变量Length 、Width 和Xf 来表示微带贴片的长度、宽度和同轴线的馈点位置。

(2)、HFSS 设计环境概述

●求解类型：模式驱动求解

●建模操作：

◆模型原型：长方体、圆柱体、矩形面、圆面

◆模型操作：相减操作

●边界条件和激励

◆边界条件：理想导体边界、辐射边界

◆端口激励：集总端口激励

●求解设置

◆求解频率：2.5GHz ◆扫频设置：快速扫描，扫频范围为1.5～3.5GHz

● s Optim etric

◆参数扫面分析 ◆优化设计

●数据后处理：S 参数扫频曲线，天线方向图，Smith 圆图等。

3、创建微带天线模型

(1)、设置求解类型为Driven Model 和默认的长度单位为mm 。

(2)、创建参考地

在0=z 的xOy 平面上创建一

个顶点位于)45,45(mm mm --，大小

为mm mm 9090?的矩形面作为参

考地，命名为GND ，并为其分配理

想导体边界条件。

(3)、创建介质板层

创建一个长?宽?高为

mm mm mm 58080??的长方体作为

介质板层，介质板层的底部位于参

考地上（即0=z 的xOy 平面上），

其顶点坐标为)0,40,40(mm mm --，介质板的材料为Rogers RO4003，介质板层命

名为Substrate 。

(4)、创建微带贴片

在5=z 的xOy 平面上创建一个顶

点坐标为)0,890.19,775.14(mm mm --，

大小为mm mm 78.3955.29?的矩形图

作为微带贴片，命名为Patch ，并为其

分配理想导体边界条件。

(5)、创建同轴馈线的内芯

创建一个圆柱体作为同轴馈线的

内芯，圆柱体的半径为mm 5.0，长度

为mm 5，圆柱体底部圆心坐标为，材

料为理想导体，同轴馈线命名为

Feedline 。

(6)、创建信号传输端口面

同轴馈线需要穿过参考地面，传

输信号能量。因此，需要在参考地面

GND 上开一个圆孔允许传输能量。圆孔

的半径为mm 5.1，圆心坐标为

)0,0,52.8(mm ，并将其命名为Port 。在

执行Modeler →Boolean →Substrate

命令时，打开如下图所示的Subtract

对话框，确认对话框的Blank Parts

栏显示的是GND，Tools Parts栏显示的是Port，表明使用参考地模型GND减去圆面Port，并且为了保留圆面Port本身，需要选中对话框的Clone tool objects before subtracting复选框。

(7)、创建辐射边界条件

创建一个长方体，其顶点坐标为)

mm

(mm

-

-，长方体的长?宽

mm-

80

30

,

80

,

?高为mm

160?

?。长方体

mm60

mm

160

模拟自由空间，因此材质是真空，长方

体命名为Air。创建好这样的一个长方

体之后，设置其四周表面为辐射边界条

件。

4、设置激励端口

设置同轴线信号端口面（即圆面

Port）的激励方式为集总端口激励。起

点坐标为)0,0,

,分别

dX,

02

dY

.9(mm，dZ

为1、0、0。

5、求解设置

天线的中心频率为2.5GHz，因此设

置HFSS的求解频率（即自适应网络部分频率）为2.5GHz，同时添加1.5GHz～3.5GHz的扫频设置，分析天线在1.5GHz～3.5GHz频段内的回波损耗或者电压驻波比。如果天线的回波损耗或者电压驻波比扫频结果显示频率没有落在2.45GHz 上，还需要添加参数扫描分析，并进行优化设计，改变微带贴片的尺寸和同轴线馈点的位置，以达到良好的天线性能。

6、设计检查和运行仿真分析

通过前面的操作，已经完成了模型创建和求解设置等HFSS设计的前期工作，

接下来就可以运行仿真

计算，并查看分析结果

了。在运行仿真计算之

前，通常需要进行设计

检查，检查设计的完整

性和正确性。通过HFSS→Validation Check命令，进行设计检查，弹出的“检查结果显示”对话框中的每一项都显示图标，表示当前的HFSS设计正确、完整。下面就可以运行相关的仿真计算了。

7、查看天线谐振点

查看天线信号端口回波损耗（即S11）的扫频分析结果，给出天线的谐振点。生成如图所示的S11在1.5～3.5GHz频段内的扫频曲线报告。从图中可以看出，当S11最小时，频率是2.4167GHz。

四、优化设计及结果

由上图所示的S11扫频曲线报告可知，根据计算的尺寸设计出的微带天线谐振频率点在2.4167GHz，与期望的中心频率2.5GHz相比，存在一定的误差，所以需要进行优化设计，使天线的谐振频率落在2.5GHz上。

根据理论分析可知，矩形微带天线的谐振频率由微带天线的长度和宽度决定，贴片尺寸越小谐振频率越高。首先使用参数扫描分析功能进行参数扫描分析，分析谐振频率点分别随着微带贴片长度Length和宽度Width的变化关系，然后进行优化设计，优化微带贴片长度Length和宽度Width，使天线的谐振频率落在2.5GHz上，带宽同时也满足设计要求的5%以上。

1、参数扫描分析

(1)、变量Length的扫描分析

在工程树下的Optimctrics节点下，添加扫描方式是LinerStep的变量Length，扫描范围是28mm～31mm，间隔是0.5mm。运行参数扫描分析，可以生成如下图所示的一组S11曲线报告图，每一条曲线对应不同的Length变量值。

从上图的S11曲线报告可以看出，当微带贴片的宽度固定时，微带天线的谐振频率随着微带贴片长度Length的减小而变大。当Length=28.5mm时，谐振频率点约为2.5GHz。

(2)、变量Width的扫描分析

在工程树下的Optimctrics节点下，添加扫描方式是LinerStep的变量Width，扫描范围是39mm～42mm，间隔是0.5mm。运行参数扫描分析，可以生成如下图所示的一组S11曲线报告图，每一条曲线对应不同的Width变量值。

从上图所示的S11曲线报告中可以看出，当微带贴片长度Length固定时，微带贴片宽度Width的改变对矩形微带天线谐振频率点的影响很小。

2、优化设计

通过上面的参数扫描分析，可以知道微带贴片长度Length的变化对矩形微带天线谐振频率的影响显著，而微带贴片宽度Width的变化对矩形微带天线谐振频率点的影响很小。当Length=28.5mm，Width=39.78mm时，谐振频率约为2.5GHz。因此进行优化设计时，只需要优化变量Length，并可以设置Length的优化范围为28mm～29mm。优化算法选择SNLP，目标函数取S11的最小值，在HFSS中即取

dB(S(P1,P1))的最小值。

从显示的优化结果中可以看出，当目标函数值最小的时候，其对应的优化变量Length≈28.69mm。

3、查看优化后的天线性能

由上面的参数扫描分析可知，当Length=28.69mm，Width=39.78mm时，天线的谐振频率点在2.5GHz。以下将变量设置为上述优化值，查看天线的各种性能。

(1)、查看S11参数

在S11扫描曲线报告里标注出最小值点，当Length=28.69mm,Width=39.78时，天线的谐振频率点在2.5GHz，此时S11≈-21.33。

Length=28.69mm,Width=39.78时S11的扫描曲线

(2)、查看S11参数的Smith圆图结果

在报告图中标记处2.5GHz的位置，标记处显示在2.5GHz时，天线的归一化输入阻抗为（0.9258-j0.1482）Ω。

S11的Smith圆图结果

(3)、查看天线的三维增益方向图

从三维增益方向图中可以看出该微带贴片最大辐射方向是微带贴片的法向方向，即z轴方向，最大增益约为7.5dB。

三维增益方向图

(4)、查看平面方向图

查看天线E平面的方向图，该微带天线的E平面位于xOz平面上。生成的曲线报告为：

E平面增益方向图

(5)、查看电压驻波比

电压驻波比报告图

在VSWR的报告图的2.45GHz和2.55GHz位置做标记，可见在2.45GHz～

2.55GHz频段，VSWR<1.77。

五、实验分析

通过之前的计算和仿真，可以发现由原理公式推导出来的Length和Width的参数并不能达到实验设计要求。但通过参数优化设计和参数扫描处理后，得到的参数使得设计的天线达到了实验设计要求：工作频为2.5GHz，带宽 (回波损耗S11<-10dB)为5.72%（143MHz），大于5%（125GHz）。

六、实验心得体会

说实话，在此次设计实验之前，我对HFSS这个软件的认知几乎是一片空白，而对天线的设计也只是停留在简单的想法上，并不确切知道与天线相关的参数有

哪些，各个参数又是怎样影响天线性能的，而要想设计一个天线又要经过一个怎样的过程。

不过，经过此次天线设计实验后，首先我对HFSS这个软件的功能和操作有了较好的掌握，知道了怎样利用该软件完成天线的设计和优化工作。而在设计和仿真过程当中，也对天线的各个参数有了更加详尽的了解，对其是如何影响天线的性能有了深刻和直观的认识。在设计之初，我首先根据一个教程设计一款天线(见附图1)，但是经过优化后，工作频率是达到了要求，可带宽却只有设计要求的一半左右（结果见附图2，带宽为60MHz），虽然也想了其他方法来优化，但在带宽变宽的过程中工作频率也发生了较大的变化，最后实在没办法了（这是一个较大的遗憾），就重新根据另外一个教程做了上面的这个天线，该天线满足了所有的设计要求。失败的原因，我感觉首先还是对这个软件的使用不是很熟悉，另外对天线性能的优化没有一个明确的思路，对设计出来的天线结构细节也不是很清楚，所以不能在带宽和频率之间的调节中找到平衡点，即可以让双方都满足要求的天线尺寸。

但是在此次的设计实验当中，我也得到了一些经验和认识，首先端口的激励是如何设置的，如何添加积分线等。在仿真的过程中，对参数扫描的设置也很重要，首先需要一个粗略的扫描找到参数能够满足设计要求所在的一个较小区间，这样做，一方面节省扫描时间，另外也为下面的优化设计提供了方便。进行参数扫描时，要知道需要扫描哪些参数，通过扫描的结果来分析不同的天线参数分别是怎样影响天线性能的，这也为后面的优化设计做好了准备。例如在此次设计试验中，我们知道天线的长度对谐振频率的影响很大，但是天线的宽度对谐振频率的影响很小并且对带宽的影响也较小，所以在优化设计的过程中，只需对天线的长度优化即可。

通过实验验证还发现，由理论公式推导出来的参数并不能满足实验的设计要求，所以需要后续的参数扫描和参数的优化设计，但是计算出来的参数可以作为我们天线设计的初始值，首先让我们对参数的范围有了一个大概定量的认识，而不是在设计过程中，随便设定参数，这样既浪费时间，也很难设计出满足实验设计要求的天线来。天线设计完成后，需要通过一些参数扫描报告图来验证天线设计的正确性，所以优化设计后，先后查看了S11参数，S11参数的Smith圆图，电

压驻波比，天线的三维增益方向图、平面方向图等。

此次天线设计是基于微波技术与天线这门课程和软件HFSS实现的，该实验既是对我们自己专业知识的一次检验，也锻炼了我们的实践能力，问题处理能力。同时，通过这个设计实验，理论与实践相结合，使得我们对所学知识有了一个形象化的认识和理解。虽然在设计仿真的过程中遇到了一些小的问题，但是在与同学讨论或者问过老师后都得到了较好的解决。最后感谢王老师、郭老师在此期间，给予我们的耐心指导和宝贵意见。

附图1 原始设计天线结构图

附图2 原始设计天线S11的扫描曲线

基于HFSS矩形微带贴片天线的仿真设计报告

.. .. .. 矩形微带贴片天线的仿真设计 实验目的：运用HFSS的仿真能力对矩形微带天线进行仿真 实验容：矩形微带天线仿真：工作频率7.55GHz 天线结构尺寸如表所示： 名称起点尺寸类型材料 Sub -14.05，-16，0 28.1，32，0.794 Box Rogers 5880 （tm）GND -14.05，-16，-0.05 28.1，32，0.05 Box pec Patch -6.225，-8，0.794 12.45 , 16, 0.05 Box pec MSLine -3.1125，-8，0.794 2.49 , -8 , 0.05 Box pec Port -3.1125，-16，-0.05 2.49 ,0, 0.894 Rectangle Air -40，-40，-20 80，80，40 Box Vacumn 一、新建文件、重命名、保存、环境设置。 （1）、菜单栏File>>save as,输入0841，点击保存。 （2）. 设置激励终端求解方式：菜单栏HFSS>Solution type>Driven Termin ，点击OK。

（3）、设置模型单位：3D Modeler>Units选择mm ，点击OK。 （4）、菜单栏Tools>>Options>>Modeler Options,勾选”Edit properties of new pri”, 点击OK。 二、建立微带天线模型 (1)、插入模型设计 （2）、重命名

输入0841 (3)点击创建GND,起始点：x:-14.05，y:-16，z:-0.05，dx:28.1,dy:32,dz:0.05 修改名称为GND, 修改材料属性为 pec， (4)介质基片：点击，：x:-14.05，y:-16，z:0。dx: 28.1，dy: 32，dz: 0.794， 修 改名称为Sub，修改材料属性为Rogers RT/Duriod 5880，修改颜色为绿色，透明度0.4。

基于HFSS的天线设计

一、实验目的 ?利用电磁软件An soft HFSS设计一款微带天线。 ?微带天线要求：工作频率为2.5GHz带宽(回波损耗S11<-10dB)大于5% ?在仿真实验的帮助下对各种微波元件有个具体形象的了解。 二、实验原理 1、微带天线简介 微带天线的概念首先是由Deschamps于1953年提出来的，经过20年左右的 发展，Munson和Howell于20世纪70年代初期制造出了实际的微带天线。微带天线由于具有质量轻、体积小、易于制造等优点，现今已经广泛应用于个人无线通信中。 图1是一个简单的微带贴片天线的结构，由辐射源、介质层和参考地三部分 组成。与天线性能相关的参数 包括辐射源的长度L、辐射源的宽度W介 质层的厚度h、介质的相对介电常数r和 损耗正切tan、介质层的长度LG和宽度WG 图1所示的微带贴片天线是 图1:微带天线的结构 采用微带天线来馈电的，本次将要设计的 矩形微带贴片天线采用的是同轴线馈电，也就是将同轴线街头的内心线穿过参考地和介质层与辐射源相连接。 对于矩形贴片微带天线，理论分析时可以采用传输线模型来分析其性能，矩形贴片微带天线的工作主模式是TM10模，意味着电场在长度L方向上有g/2的 改变，而在宽度W方向上保持不变，如图2 (a)所示，在长度L方向上可以看做成有两个终端开路的缝隙辐射出电磁能量，在宽度W方向的边缘处由于终端开路，所以电压值最大电流值最小。从图 2 (b)可以看出，微带线边缘的电场可 以分解成垂直于参考地的分量和平行于参考地的分量两部分，两个边缘的垂直电场分量大小相等、方向相反，平行电场分量大小相等，方向相反；因此，远区辐射电场垂直分量相互抵消，辐射电场平行于天线表面。

用Sonnet Agilent HFSS设计微带天线概要

用Sonnet & Agilent HFSS设计微带天线 摘要：以一同轴线底馈微带贴片为题材，分别用Sonnet 软件及Agilent Hfss 软件进行Simulate，分析其特性。并根据结果对这两个软件作一比较。 天线模型： 天线为微带贴片天线，馈电方式为50Ω同轴线底馈，中心频率3GHz ξ=，尺寸56mm*52mm*3.175mm 基片采用Duroid材料 2.33 r Patch ：30mm*30mm 馈电点距Patch中心7mm处。 参见下图。 一.Sonnet 参数设置如下图：

介质层按照天线指标予以设置： 画出Antenna Layout.

Top view Bottom view 其中箭头所指处为via，并在GND层加上via port. 即实现了对Patch的底馈。 至此，Circuit Edit完成。下一步对其进行模拟。Array模拟结果： S11，即反射系数图：

可见中心频率在3G附近，。 进一步分析电流分布： 在中心频率的附近，取3G，3.1G作表面电流分布图：

可见，在中心频率的电流分布较为对称。符合设计的要求。 远区场方向图： 选取了若干个频率点绘制远区场增益图。从中可以看到，中心频率的增益较边缘为大。 符合设计的要求。

二.Agilent Hfss Agilent Hfss (high frequency structure simulator)是AGILENT公司的一个专门模拟高频无源器件的软件。较现在广泛应用的ANSOFT HFSS功能类似，但操作简单明了。能在平面结构上建模天线不同，Agilent Hfss可以精确地定义天线的立体结构。并可将馈电部分考虑在模拟因素内，按要求设定辐射界面，等等。可能在本文的例子中，由于结构比较简单，并不能充分体现这一点，但也应可见一斑。 本例与HFSS HELP中所附带的例子较为类似，因此我参照HELP文件，在HFSS5.6环境下较为顺利的完成了模拟。 用HFSS模拟天线，主要分Draw Model、Assign Material、Define Boundary、Solve、Post Process 五个步骤： ⒈Draw Model： HFSS采用的是相当流行的AUTOCAD的ENGINE，因此绘制方法与AUTOCAD大同小异，这里不在赘述。我先分Air Box、Substrate Box、Coax Line、Patch几个部分画好模型。其中COAX LINE 包括内导体（圆柱）及外层介质及外导体（环柱）；PATCH为一平面矩形，AIR BOX、SUBSTRATE BOX 为长方体。 同时，由于基板，同轴线之间会有重叠，所以应用3D OBJECTS 菜单中的Subtract命令将 重叠部分减去。

HFSS 天线设计实例

HFSS 天线设计实例 这是一种采用同轴线馈电的圆极化微带天线 切角实现圆极化 设计目标!(具体参数可能不精确，望大家谅解)主要讲解HFSS操作步骤! GPS微带天线:介质板:厚度:2mm,介电常数:2.2,大小:100mm*100mm 工作频率:1.59GHz,圆极化(左旋还是右旋这里不讲了哈),天线辐射在上半平面覆盖! 50欧同轴线馈电, 1、计算参数 首先根据经验公式计算出天线的基本参数，便于下一步建立模型。 贴片单元长度、宽度（正方形贴片长宽相等）、馈电点位置，分离单元长度.下表是经HFSS分析后选择的一组参数：

2、建立模型 首先画出基板50mm*50mm*2mm 的基板 起名为substrate 介电常数设置为如图2.2的，可以调整color颜色和transparent透明度便于观察 按Ctrl+D可以快速的使模型全可见！按住Ctrl+Alt键，拖动鼠标可以使3D模型自由旋转同理，我们画贴片：

1、在基板上画出边长65mm（假设用公式算出的是这么多）的正方形 2、起名为patch,颜色选绿色，透明度设为0。5 画切角是比较麻烦的 1、用画线条工具，画三线段，坐标分别是0.5.0, 5.0.0, 0.0.0 2、移动三角形，选中polyline1,选菜旦里edit\Arrange\move,先确定坐标原点或任一点为基准点，将三角形移动到左上角和贴片边沿齐平。 3、复制三角形，选中polyline1,选菜单里edit\arrange\duplicate\around axis,相对坐标轴复制，角度换成180，然后在右下角就出现了相对称的另一个三角形。 4、从patch上切掉对角上的分离单元polyline1和polyline1_1: 选中patch、polyline1和polyline1_1，选菜单里3D modeler\Boolean\Subtract 把polyline1和polyline1_1从patch上切掉最后剩下 先在介质板底面画一个100mm*100mm的正方形作为导电地板。起名为 ground 下面就是画馈源了：我们采用同轴线馈电，有两种建模方法： 1、在馈电点画一0.5mm的铜柱代表同轴线内导体，起名为feed 2、在介质板底面馈电点处画一1.5mm的圆，起名为port 3、复制port为port1,复制feed为feed1 4、复选port和feed1，执行菜单里3D Modeler\Boolean\Subtract，使port成为一个内径0.5mm外径1.5mm

基于HFSS的天线设计教材

图1：微带天线的结构 一、 实验目的 ●利用电磁软件Ansoft HFSS 设计一款微带天线。 ◆微带天线要求：工作频率为2.5GHz ，带宽 (回波损耗S11<-10dB)大于5%。 ●在仿真实验的帮助下对各种微波元件有个具体形象的了解。 二、 实验原理 1、微带天线简介 微带天线的概念首先是由Deschamps 于1953年提出来的，经过20年左右的发展，Munson 和Howell 于20世纪70年代初期制造出了实际的微带天线。微带天线由于具有质量轻、体积小、易于制造等优点，现今已经广泛应用于个人无线通信中。 图1是一个简单的微带贴片天线的结构，由辐射源、介质层和参考地三部分组成。与天线性能相关的参数 包括辐射源的长度L 、辐射源的 宽度W 、介质层的厚度h 、介质 的相对介电常数r ε和损耗正切 δtan 、介质层的长度LG 和宽度 WG 。图1所示的微带贴片天线是采用微带天线来馈电的，本次将要设计的矩形微带贴片天线采用的是同轴线馈电，也就是将同轴线街头的内心线穿过参考地和介质层与辐射源相连接。 对于矩形贴片微带天线，理论分析时可以采用传输线模型来分析其性能，矩形贴片微带天线的工作主模式是TM10模，意味着电场在长度L 方向上有2/g λ的改变，而在宽度W 方向上保持不变，如图2（a ）所示，在长度L 方向上可以看做成有两个终端开路的缝隙辐射出电磁能量，在宽度W 方向的边缘处由于终端开路，所以电压值最大电流值最小。从图2（b ）可以看出，微带线边缘的电场可以分解成垂直于参考地的分量和平行于参考地的分量两部分，两个边缘的垂直电场分量大小相等、方向相反，平行电场分量大小相等，方向相反；因此，远区辐射电场垂直分量相互抵消，辐射电场平行于天线表面。

hfss设计天线范例

第二章创建项目 本章中你的目标是： √保存一个新项目。 √把一个新的HFSS设计加到已建的项目 √为项目选择一种求解方式 √设置设计使用的长度单位 时间：完成这章的内容总共大约要5分钟。 一.打开HFSS并保存一个新项目 1.双击桌面上的HFSS9图标，这样就可以启动HFSS。启动后的程序工作环境如图：

图2－1 HFSS工作界面 1．打开File选项(alt+F),单击Save as。2．找到合适的目录，键入项目名hfopt_ismantenna。 图2－2 保存HFSS项目 二.加入一个新的HFSS设计 1．在Project菜单，点击insert HFSS Design选项。( 或直接点击图标。)一个新的工程被加入到hfopt_ismantenna项目中，默认名为HFSSModel n。

图2－3 加入新的HFSS设计 2．为设计重命名。在项目树中选中HFSSModel1,单击鼠标右键，再点击Rename项，将设计重命名为hfopt_ismantenna。 图2－4 更改设计名

三.选择一种求解方式 1．在HFSS菜单上，点击Solution Type选项. 2．选择源激励方式，在Solution Type 对话框中选中Driven Mode项。 图2－5 选择求解类型图2－6 选择源激励方式 四.设置设计使用的长度单位

1.在3D Modeler菜单上，点击Units选项. 2.选择长度单位，在Set Model Units 对话框中选中mm项。 图2－5 选择长度单位图2－6 选择mm作为长度单位 第三章构造模型 本章中你的目标是： √建立物理模型。 √设置变量。 √设置模型材料参数 √设置边界条件和激励源 √设置求解条件 时间：完成这章的内容总共大约要35分钟。

HFSS的天线课程设计(20201005041508).docx

一、实验目的 ●利用电磁软件Ansoft HFSS 设计一款微带天线。 ◆微带天线要求：工作频率为，带宽( 回波损耗 S11<-10dB)大于 5%。 ● 在仿真实验的帮助下对各种微波元件有个具体形象的了解。 二、实验原理 1、微带天线简介 微带天线的概念首先是由 Deschamps于 1953 年提出来的，经过 20 年左右的发展， Munson和 Howell 于 20 世纪 70 年代初期制造出了实际的微带天线。微带天线由于具有质量轻、体积小、易于制造等优点，现今已经广泛应用于个人无线通信中。 图1 是一个简单的微带贴片天线的结构，由辐射源、介质层和参考地三部分组成。与天线性能相关的参数 包括辐射源的长度L、辐射源的 宽度 W、介质层的厚度 h、介质 的相对介电常数r和损耗正切 tan、介质层的长度LG和宽度 WG。图 1 所示的微带贴片天线是图 1：微带天线的结构 采用微带天线来馈电的，本次将要设计的矩形微带贴片天线采用的是同轴线馈 电，也就是将同轴线街头的内心线穿过参考地和介质层与辐射源相连接。 对于矩形贴片微带天线，理论分析时可以采用传输线模型来分析其性能， 形贴片微带天线的工作主模式是TM10模，意味着电场在长度L方向上有 g / 2 矩 的 改变，而在宽度 W方向上保持不变，如图 2（a）所示，在长度 L 方向上可以看做 成有两个终端开路的缝隙辐射出电磁能量，在宽度W方向的边缘处由于终端开路，所以电压值最大电流值最小。从图 2（b）可以看出，微带线边缘的电场可以分解成 垂直于参考地的分量和平行于参考地的分量两部分，两个边缘的垂直电场分量大小 相等、方向相反，平行电场分量大小相等，方向相反；因此，远区辐射电场垂直分 量相互抵消，辐射电场平行于天线表面。

HFSS天线设计实例

HFSS 天线设计实例这是一种采用同轴线馈电的圆极化微带天线 切角实现圆极化

设计目标!(具体参数可能不精确，望大家谅解)主要讲解HFSS操作步骤! GPS微带天线:介质板:厚度:2mm,介电常数:2.2,大小:100mm*100mm 工作频率:1.59GHz,圆极化(左旋还是右旋这里不讲了哈),天线辐射在上半平面覆盖! 50欧同轴线馈电, 1、计算参数 首先根据经验公式计算出天线的基本参数，便于下一步建立模型。 贴片单元长度、宽度（正方形贴片长宽相等）、馈电点位置，分离单元长度.下表是经HFSS分析后选择的一组参数： 2、建立模型 首先画出基板50mm*50mm*2mm 的基板 起名为substrate

介电常数设置为如图2.2的，可以调整color颜色和transparent透明度便于观察 按Ctrl+D可以快速的使模型全可见！按住Ctrl+Alt键，拖动鼠标可以使3D模型自由旋转 同理，我们画贴片： 1、在基板上画出边长65mm（假设用公式算出的是这么多）的正方形 2、起名为patch,颜色选绿色，透明度设为0。5 画切角是比较麻烦的 1、用画线条工具，画三线段，坐标分别是0.5.0, 5.0.0, 0.0.0 2、移动三角形，选中polyline1,选菜旦里edit\Arrange\move,先确定坐标原点或任一点为基准点，将

三角形移动到左上角和贴片边沿齐平。 3、复制三角形，选中polyline1,选菜单里edit\arrange\duplicate\around axis,相对坐标轴复制，角度换成180，然后在右下角就出现了相对称的另一个三角形。 4、从patch上切掉对角上的分离单元polyline1和polyline1_1: 选中patch、polyline1和polyline1_1，选菜单里3D modeler\Boolean\Subtract 把polyline1和polyline1_1从patch上切掉最后剩下 先在介质板底面画一个100mm*100mm的正方形作为导电地板。起名为ground 下面就是画馈源了：我们采用同轴线馈电，有两种建模方法： 1、在馈电点画一0.5mm的铜柱代表同轴线内导体，起名为feed 2、在介质板底面馈电点处画一1.5mm的圆，起名为port 3、复制port为port1,复制feed为feed1 4、复选port和feed1，执行菜单里3D Modeler\Boolean\Subtract，使port成为一个内径0.5mm外径1.5mm的圆环

(完整版)基于HFSS的微带天线设计毕业设计论文

烟台大学 毕业论文（设计） 基于HFSS的微带天线设计 Microstrip antenna design based on HFSS 申请学位：工学学士学位 院系：光电科学技术与信息学院

烟台大学毕业论文（设计）任务书院（系）：光电信息科学技术学院

[摘要]天线作为无线收发系统的一部分，其性能对一个系统的整体性能有着重要影响。近年来内置天线在移动终端数量日益庞大的同时功能也日益强大，对天线的网络覆盖及小型化也有了更高的要求。由于不同的通信网络间的频段差异较大，所以怎样使天线能够覆盖多波段并且同时拥有足够小的尺寸是设计内置天线的主要问题。微带天线具有体积小，重量轻，剖面薄，易于加工等诸多优点，得到广泛的研究与应用。微带天线的带宽通常小于3％，在无线通信技术中，对天线的带宽有了更高的要求；而电路集成度提高，系统对天线的体积有了更高的要求。 随着技术的进步，在不同领域对于天线的各个要求越来越高，所以对微带天线的尺寸与性能的分析有着重要的作用。对此，本文使用HFSS 软件研究了微带天线的设计方法，论文介绍及分析了天线的基本概念和相关性能参数，重点对微带天线进行了研究。 本文介绍了微带天线的分析方法，并使用HFSS 软件的天线仿真功能，对简单的微带天线进行了仿真和分析。 [关键词] 微带天线设计分析HFSS [Abstract]Antenna as part of the wireless transceiver system, its performance important impact on the overall performance of a system. Internal antenna in recent years an increasingly large number of mobile terminals while also increasingly powerful, and also network coverage and miniaturization of the antenna Band differences between the different communication networks, cover band and also problem of the design built-in antenna. Microstrip antenna with small size, light weight, thin profile, easy to process many advantages, extensive research and application. Microstrip antenna bandwidth is typically less than 3% the bandwidth of the antenna in wireless communication technology; improve the integration of the circuit the size of the antenna. As technology advances in different areas for various requirements of the antenna important role. Article uses HFSS microstrip antenna design, the paper introduces and analyzes the basic concepts and performance parameters of the antenna, with emphasis on the microstrip antenna. This article describes the analysis of the microstrip antenna and antenna simulation in HFSS simulation and analysis functions, simple microstrip antenna. [Key Words]Microstrip antenna design analysis HFSS

HFSS矩形微带贴片天线的仿真设计报告

基于HFSS矩形微带贴片天线的仿真设计 实验目的：运用HFSS的仿真能力对矩形微带天线进行仿真实验内容：矩形微带天线仿真：工作频率 天线结构尺寸如表所示: 一、新建文件、重命名、保存、环境设置。 （1）、菜单栏File?save as,输入Antenna,点击保存。 （2）.设置激励终端求解方式：菜单栏HFSS>Solution type>Driven Termin ，点击OK （3）、设置模型单位：3D Modeler>Units 选择mm,点击OK （4）、菜单栏Tools>>Options>>Modeler Options, 勾选” Edit properties of new pri ” ,点击OK 二、建立微带天线模型 （1）点击三仓U 建GND,起始点：x:0 ，y:0 ，z: ，dx:,dy:32,dz:

(2) 介质基片：点击 ：比，：x:0, y:0 , z:0。dx: , dy: 32 , dz:-, 修改名称为Sub,修改 材料属性为 Rogers RT/Duriod 5880，修改颜色为绿色 点击OK (3) 建立天线模型patch ， 点击^已，x:,y: 8, z:0 ，dx: ，dy: 16 ，dz: 命名为patch ，点击OK (4) 建立天线模型微带线 MSLine 点击’硏，x:,y: 0, ,z: 0 ， dx: ，dy: 8 ，dz:， 命名为MSLine,材料pec,透明度 选中 Patch 和 MSLine,点击 Modeler>Boolean>Unite (5) 、建立端口。创建供设置端口用的矩形，该矩形连接馈线与地 Modeler>Grid Plane>XZ ，或者设置回厂刁冈 习 点击 e ，创建Port 。命名为port 双击 Port 下方 CreatRectangle 输入：起始点：x: ，y: 0，z:-，尺寸：dx: ，dy: 0 ，dz: (6) 、创建 Air 。 点击1 ，x:-5 ，y:-5 ，z:， dx:, dy:42, dz: 修改名字为Air ，透明度. 三、设置边界条件和端口激励。 (1)设置理想金属边界：选择 GND 右击Assign Boundaries>>Pefect E 将理想边界命名为：PerfE_GND ，点击OK (2)、设置边界条件：选择 Port ，点击 Assign Boundaries>>Pefect E 在对话框中将其命名为 PerfE_Patch ，点击0K ，透明度。 修改名称为GND,修改材料属性为pec ,

HFSS 矩形微带贴片天线的仿真设计报告

基于H F S S矩形微带贴片天线的仿真设计 实验目的：运用HFSS的仿真能力对矩形微带天线进行仿真 实验内容：矩形微带天线仿真：工作频率7.55GHz 天线结构尺寸如表所示： 名称起点尺寸类型材料 Sub 0，0，0 28.1，32， -0.79 Box Rogers 5880 （tm） GND 0，0，-0.79 28.1，32， -0.05 Box pec Patch 7.03 , 8 , 0 12.45 , 16, 0.05 Box pec MSLine 10.13,0,-0. 79 2.49 , 8 , 0.05 Box pec Port 10.13,0,-0. 79 2.49 ,0, 0.89 Rectangle Air -5,-5,-5.79 38.1 , 42, 10.79 Box Vacumn 一、新建文件、重命名、保存、环境设置。 （1）、菜单栏File>>save as,输入Antenna，点击保存。 （2）. 设置激励终端求解方式：菜单栏HFSS>Solution type>Driven Termin ，点击OK。 （3）、设置模型单位：3D Modeler>Units选择mm ，点击OK。 （4）、菜单栏Tools>>Options>>Modeler Options,勾选”Edit properties of

new pri”, 点击OK。 二、建立微带天线模型 (1)点击创建GND,起始点：x:0，y:0，z:-0.79，dx:28.1,dy:32,dz:-0.05 修改名称为GND, 修改材料属性为 pec， (2)介质基片：点击，：x:0，y:0，z:0。dx: 28.1，dy: 32，dz: - 0.794，修改名称为Sub，修改材料属性为Rogers RT/Duriod 5880，修改颜色为绿色，透明度0.4。 点击OK (3) 建立天线模型patch， 点击，x:7.03,y: 8, z:0 ，dx: 12.45，dy: 16，dz: 0.05 命名为patch，点击OK。 (4) 建立天线模型微带线MSLine 点击，x:10.13,y: 0, ,z: 0 ， dx:2.46，dy: 8，dz: 0.05， 命名为MSLine，材料pec, 透明度0.4 选中Patch和MSLine，点击Modeler>Boolean>Unite （5）、建立端口。创建供设置端口用的矩形，该矩形连接馈线与地。Modeler>Grid Plane>XZ，或者设置 点击，创建Port。命名为port 双击Port下方CreatRectangle 输入：起始点：x: 10.13，y: 0，z:- 0.84，尺寸： dx:2.46，dy: 0，dz: 0.89 （6）、创建Air。 点击，x:-5，y:-5，z:-5.79， dx:38.1, dy:42, dz:10.79

基于HFSS矩形微带贴片天线的仿真设计报告

矩形微带贴片天线的仿真设计 实验目的：运用HFSS的仿真能力对矩形微带天线进行仿真 实验内容：矩形微带天线仿真：工作频率7.55GHz 天线结构尺寸如表所示： 名称起点尺寸类型材料 Sub -14.05，-16，0 28.1，32，0.794 Box Rogers 5880 （tm）GND -14.05，-16，-0.05 28.1，32，0.05 Box pec Patch -6.225，-8，0.794 12.45 , 16, 0.05 Box pec MSLine -3.1125，-8，0.794 2.49 , -8 , 0.05 Box pec Port -3.1125，-16，-0.05 2.49 ,0, 0.894 Rectangle Air -40，-40，-20 80，80，40 Box Vacumn 一、新建文件、重命名、保存、环境设置。 （1）、菜单栏File>>save as,输入0841，点击保存。

（2）. 设置激励终端求解方式：菜单栏HFSS>Solution type>Driven Termin ，点击OK。 （3）、设置模型单位：3D Modeler>Units选择mm ，点击OK。 （4）、菜单栏Tools>>Options>>Modeler Options,勾选”Edit properties of new pri”, 点击OK。

(1)、插入模型设计 （2）、重命名 输入0841 (3)点击创建GND,起始点：x:-14.05，y:-16，z:-0.05，dx:28.1,dy:32,dz:0.05

修改名称为GND, 修改材料属性为pec， (4)介质基片：点击，：x:-14.05，y:-16，z:0。dx: 28.1，dy: 32，dz: 0.794， 修改名称为Sub，修改材料属性为Rogers RT/Duriod 5880，修改颜色为绿色，透明度0.4。 点击OK

hfss矩形微带贴片天线的仿真设计报告

基于HFSS 矩形微带贴片天线的仿真设计 实验目的：运用HFSS的仿真能力对矩形微带天线进行仿真 实验内容：矩形微带天线仿真：工作频率7.55GHz 天线结构尺寸如表所示： 名称起点尺寸类型材料 Sub 0，0，0 28.1，32，-0.79 Box Rogers 5880 （tm）GND 0，0，-0.79 28.1，32，-0.05 Box pec Patch 7.03 , 8 , 0 12.45 , 16, 0.05 Box pec MSLine 10.13,0,-0.79 2.49 , 8 , 0.05 Box pec Port 10.13,0,-0.79 2.49 ,0, 0.89 Rectangle Air -5,-5,-5.79 38.1 , 42, 10.79 Box Vacumn 一、新建文件、重命名、保存、环境设置。 （1）、菜单栏File>>save as,输入Antenna，点击保存。

（2）. 设置激励终端求解方式：菜单栏HFSS>Solution type>Driven Termin ，点击OK。 （3）、设置模型单位：3D Modeler>Units选择mm ，点击OK。 （4）、菜单栏Tools>>Options>>Modeler Options,勾选”Edit properties of new pri”, 点击OK。

二、建立微带天线模型 (1)点击创建GND,起始点：x:0，y:0，z:-0.79，dx:28.1,dy:32,dz:-0.05 修改名称为GND, 修改材料属性为pec， (2) 介质基片：点击，：x:0，y:0，z:0。dx: 28.1，dy: 32，dz: - 0.794， 修改名称为Sub，修改材料属性为Rogers RT/Duriod 5880，修改颜色为绿色，透明度0.4。

HFSS仿真实验报告样例

〈〈微波技术与天线》HFSS仿真实验报告 实验二印刷偶极子天线设计 一、仿真实验内容和目的 使用HFSS设计一个中心频率为2.45GHz的采用微带巴伦馈线的印刷偶极子天线, 并通过HFSS 软件Opitmetrics模块的参数扫描分析功能对印刷偶极子天线的一些3!要结构参数进行参数扫描分析，分析这些参数对天线性能的影响。 二、设计模型简介 整个天线分为5个部分，即介质层，偶极于天线臂，微带巴伦线，微带传输线，见 三、建模和仿真步骤 1、新建HFSSC程，添加新设计，设置求解类型：Driven Modal。 2、创建介质层。创建长方体，名称设为Substrate,材质为FR4_epoxy颜色为深绿色，透明度为 0.6。 3、创建上层金属部分 1）创建上层金属片，建立矩形面，名称Top_Patch颜色铜黄色。 2）创建偶极子位于介质层上表面的一个臂。画矩形面，名称Dip_Patch,颜色铜黄色。3）创建三角形斜切角，创建一个三角形面，把由矩形面Top_Patch和Dip_Patch组成的 90折线连接起来。 4）合并生成完整的金属片模型。 4、创建下表面金属片■I批注[y1]:实际报告撰写中，表格应手动编制，不允许直接截图。

1）创建下表面传输线Top_patch_1。 2）创建矩形面Rectangle1。 3）创建三角形polyline2。 4）镜像复制生成左侧的三角形和矩形面 此步完成后得到即得到印刷偶极子天线三维仿真模型如图2所示。 5、设置边界条件 1）分配理想导体。 2）设置辐射边界条件，材质设为air。 6、设置激励方式：在天线的输入端口创建一个矩形面最为馈电面，设置该馈电面的激励方式为集总端口激励，端口阻抗为50欧姆。 7、求解设置：求解频率（Solution Frequency）为2.45GHz自适应网格最大迭代次数（Maximum Number of Passes） : 20,收敛误差（Maximum Delta S）为0.02。 8、扫频设置：频率扫描范围2—3GHz,以0.001GHz为扫描步进，扫描类型：快速扫描 （Fast Sweep）。 9、设计检查和运行仿真计算。

基于hfss的超宽带天线的仿真设计

基于hfss的超宽带天线的仿真设计基于HFSS的超宽带天线的仿真设计 学生姓名: 学号: 学院(系): 2014年06月 基于HFSS的超宽带天线的仿真设计摘要:超宽带通信技术以其高速率、抗多径效应和低成本等一般窄带系统无法比拟的优势成为最具竞争力和发展前景的技术之一。作为系统的重要组成部分，超宽带天线的设计引起了越来越多的关注。与传统的宽带天线相比，超宽带天线的设计更具有挑战性，这是由于天线除了需要具有超宽的工作频带(3.1GHz-10.6GHz)，还要能够保持尺寸的紧凑,价格的低廉,并且易于与平面大规模电路集成。同时，由于在超宽带频段中还存在着一些窄带通信系统是使用的频段，因此，这就要求尽量避免潜在的电磁干扰。本文主要基于HFSS仿真及分析超带宽天线。 关键词:HFSS 超宽带天线电磁干扰 1、超宽带天线的特点以及研究背景 无论是军事通信还是民用通信都对天线的宽频性提出了更高的要求，特别是UWB通信中，要求天线的带宽达3.1GHz-10.6GHz。在超宽带天线的应用中，要求天线具有尺寸小，便于集成等特性。因此，设计出能够与射频通信电路集成的平面微带天线就成为本文的主要研究目标。此外，在FCC规定的3.1GHz-10.6GHz频段中，还存在的IEEE 802.16 Wimax系统(3.3GHz-3.6GHz)、C波段卫星通信系统(3.7GHz-4.2GHz)、IEEE 802.11bWLAN/HIPERLAN系统(5.15GHz-5.825GHz)。因此，如何解决这些已经存在的系统与UWB 频段的电磁兼容问题，是本文研究的一

个重中之重。超宽带天线因为其频带特别宽，容易受到频带范围内其它窄带信号的干扰，如果窄带信号的所在的固定频率已知，那么可以用射频滤波技术来滤除这些干扰信号。假如一个超宽带接收机，同时兼有高功率的窄带系统，高功率的窄带信号就会对超宽带接收机的信号进行干扰。有时候希望把超宽带天线和具有高灵敏度的窄带接收机结合在一起，这样在一定环境里，超宽带系统就容易受到窄带接收机的干扰。有一些情况下，希望超宽带系统对需要的某个或几个窄带信号不灵敏，还有的情况就是想要滤除掉频带中的干扰信号。 在军事领域中，为了实现保密通信和清除干扰，多频段、多功能电台和宽带跳频电台被广泛的应用。跳频速率越来越高，跳频的范围也越来越广，原有的窄带天线己无法满足要求。另外，狭小的空间内分布多副天线，相互之间的干扰较为严重，并且影响通信质量。为了解决上述矛盾，最有效的解决办法就是研制高性能、宽频带、小型化天线，以减少载体上天线的数目。 在民用通信系统中，无线通信作为当今信息化社会的主要技术手段而显得尤为重要。信道容量不断扩充、传输速率不断提高、服务方式也日渐灵活。与此相对应的是通信设备日趋宽带化，台站设施也由最初的点对点或一点对多点发展到移动和全球漫游。天线作为移动通信系统的发射和接收部件，其宽带化的研究显然有着重要的现实意义。 2、天线的重要参数 2.1 辐射方向图 辐射方向图f (θ ,? ):以天线为中心，辐射功率密度随角坐标变化的特性。定向的单波束或者多波束用于点对点通信或者一点对多点通信;全向(在一个指定平面内有均匀辐射特性)波束用于广播电视等场合;赋形主波束用于卫星通信和电视覆盖特定区域的情况。在某一特定频率点上，天线的远区辐射场可以表示为: ,jkreE，，，，rkf,,,,,,,, (2-1) r

HFSS设计微带天线一例

这是一种采用同轴线馈电的圆极化微带天线

切角实现圆极化 设计目标!(具体参数可能不太对,望大家谅解)主要讲解HFSS操作步骤! GPS微带天线:介质板:厚度:2mm,介电常数:2.2,大小:100mm*100mm 工作频率:1.59GHz,圆极化(左旋还是右旋这里不讲了哈),天线辐射在上半平面覆盖! 50欧同轴线馈电, 1、计算参数 首先根据经验公式计算出天线的基本参数，便于下一步建立模型。 贴片单元长度、宽度（正方形贴片长宽相等）、馈电点位置，分离单元长度.下表是经HFSS分析后选择的一组参数：

2、建立模型 首先画出基板50mm*50mm*2mm 的基板 起名为substrate 介电常数设置为如图2.2的，可以调整color颜色和transparent透明度便于观察

按Ctrl+D可以快速的使模型全可见！按住Ctrl+Alt键，拖动鼠标可以使3D模型自由旋转 同理，我们画贴片： 1、在基板上画出边长65mm（假设用公式算出的是这么多）的正方形 2、起名为patch,颜色选绿色，透明度设为0。5 画切角是比较麻烦的 1、用画线条工具，画三线段，坐标分别是0.5.0, 5.0.0, 0.0.0 2、移动三角形，选中polyline1,选菜旦里edit\Arrange\move,先确定坐标原点或任一点为基准点，将三角形移动到左上角和贴片边沿齐平。

3、复制三角形，选中polyline1,选菜单里edit\arrange\duplicate\around axis,相对坐标轴复制，角度换成180，然后在右下角就出现了相对称的另一个三角形。 4、从patch上切掉对角上的分离单元polyline1和polyline1_1: 选中patch、polyline1和polyline1_1，选菜单里3D modeler\Boolean\Subtract 把polyline1和polyline1_1从patch上切掉最后剩下 先在介质板底面画一个100mm*100mm的正方形作为导电地板。起名为 ground 下面就是画馈源了：我们采用同轴线馈电，有两种建模方法： 1、在馈电点画一0.5mm的铜柱代表同轴线内导体，起名为feed 2、在介质板底面馈电点处画一1.5mm的圆，起名为port