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基于HFSS的天线设计教材--第1页

基于HFSS的天线设计

一、实验目的

●利用电磁软件AnsoftHFSS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和损耗正切

r

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/2的

g

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。

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实验报告

（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L，则有

e

L/2

（1-1）

eg

式中，表示波导波长，有

g



/（1-2）

g0