微波天线课程设计56GHz微带天线设计(不同切角)教材

课程设计

课程名称：微波技术与天线

课设题目：微带天线设计（不同切角）

实验地点：博学馆机房

专业班级：电信1201班

学号：2012001422

学生姓名：

指导教师：李鸿鹰

2015 年7 月 4 日

课程设计任务书

注：课程设计完成后，学生提交的归档文件应按，封面—任务书—说明书—图纸的顺序进

行装订上交（大张图纸不必装订）

指导教师签名： 日期：2015-6-10

专业班级

电信1201 学生姓名

课程名称 微波技术与天线

课程设计 设计名称 微带天线设计

设计周数 1.5周

指导教师

李鸿鹰

设计 任务 主要 设计 参数

1 熟悉HFSS 仿真平台的使用

2 熟悉微带天线的工作原理与设计方法

3 在HFSS 平台上完成如下微带天线的仿真设计 设计要求如下： 频率：5.6GHz 介质：FR4

4 结合同组其他同学的设计结果完成对于该天线结构参数与性能之间关系的探讨

5 在1.5周内完成设计任务

设计内容 设计要求

6.11：分组、任务分配、任务理解

6.12：查阅参考资料，理论上熟悉所设计的器件的工作原理与特性，完成方案设计。 6.15~6.18：熟悉仿真平台的使用，完成在平台上的建模，设置，结果提取与分析，以及验收。

6.19：同组同学结果汇总及讨论 6. 22：设计说明书的撰写

在设计过程中，作为设计小组成员，每位同学要具有团队意识和合作精神，并最终独立完成自己的设计任务。

主要参考 资 料

刘学观，微波技术与天线，西安电子科技大学电出版社，2012 顾继慧，微波技术，科学出版社，2007

李明洋，HFSS 应用设计详解，人民邮电出版社，2010 学生提交 归档文件

1.设计报告

2.工程文件

一、设计题目：

微带天线仿真设计（不同切角贴片设计）

二、设计目的：

通过仿真了解微带天线设计，基于微带贴片天线基础理论以及熟练掌握HFSS10仿真软件基础上设计一个矩形贴片天线，分析其远区辐射场特性以及S曲线。

三、设计原理：

矩形贴片是微带贴片天线最基本的模型，本设计就是基于微带贴片天线基础理论以及熟练掌握HFSS10仿真软件基础上，设计一个右手圆极化矩形贴片天线，其工作频率为5.6GHz，分析其远区辐射场特性以及S曲线。

矩形贴片天线示意图

四、贴片天线仿真步骤

1、建立新的工程

运行HFSS，点击菜单栏中的Project>Insert HFSS Dessign，建立一个新的工程。

2、设置求解类型

（1）在菜单栏中点击HFSS>Solution Type。

（2）在弹出的Solution Type窗口中

（a）选择Driven Modal。

（b）点击OK按钮。

3. 设置模型单位

将创建模型中的单位设置为毫米。

（1）在菜单栏中点击3D Modeler>Units。

（2）设置模型单位：

（a）在设置单位窗口中选择：mm。

（b）点击OK按钮。

4、创建微带天线模型

（1）创建地板GroundPlane。在菜单栏中点击Draw>Rectangle,创建矩形模型。在坐标输入栏中输入起始点的坐标：X：-45，Y：-45，Z：0按回车键。在坐标输入栏中输入长、宽：dX：90，dY：90，dZ：

0按回车键。在特性（Property）窗口中选择Attribute标签，将该名字修改为GroundPlane。

（2）为GroundPlane设置理想金属边界。在菜单栏中点击Edit>Select>By Name。在对话框中选择GroundPlane，点击OK确认。在菜单栏中点击HFSS>Boundaries>Assign>Perfect E。在理想边界设置窗口中，将理想边界命名为PerfE_Ground，点击OK确认。在3D模型窗口中将3D模型以合适的大小显示（可以用Ctrl+D来操作）。

（3）建立介质基片。在菜单栏中点击Draw>Box或者在工具栏中点击按钮，创建长方体模型。在右下角的坐标输入栏中输入长方体的起始点位置坐标：X: -22.5，Y：-22.5，Z：0。按回车键结束输入。输入各坐标时，可用Tab键来切换。输入长方体X、Y、Z三个方向的尺寸：dX：45，dY：45，dZ：5按回车键结束输入。在特性（Property）窗口中选择Attribute标签，将该名字修改为Substrate。点击Material选项后面的按钮，将材料设置为Rogers R04003。点击Color后面的Edit按钮，将颜色设置为绿色，点击OK确认。

（4）建立贴片Patch。在介质基片上创建贴片天线。在菜单栏中点击Draw>Rectangle,创建矩形模型。在坐标输入栏中输入起始点的坐标：X：-7，Y：-7，Z：5按回车键。在坐标输入栏中输入长、宽：dX：14，dY：14，dZ：0按回车键。在特性（Property）窗口中选择Attribute标签，将该名字修改为Patch。点击Corlor后面的Edit按钮，将颜色设置为黄色，点击OK确认。

（5）为Patch设置理想金属边界。在菜单栏中点击Edit>Select>By Name。在对话框中选择Patch，点击OK确认。在菜单栏中点击HFSS>Boundaries>Assign>Perfect E。在理想边界设置窗口中，将理想边界命名为PerfE_Patch，点击OK确认。

（6）创建切角。创建供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。在菜单栏中点击Draw>Line。在坐标输入栏中输入点的坐标：X：0，Y：0，Z：5按回车键。在坐标输入栏输入点的坐标：X：3，Y：0，Z：5按回车键。在坐标输入栏中输入点的坐标：X：0，Y：3，Z：5按回车键。在坐标输入栏中输入点的坐标：X：3，Y：0，Z：5按回车键。在特性（Porperty）窗口中选择Attribute标签，将名字修改为Cut。在菜单栏点击Edit>Select>By Name。在对话窗口中选择Cut ,点击OK按钮。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。按回车键。在坐标输入栏输入坐标：dX：-14，dY：-14，dZ：0。按回车键。可以通过旋转复制创建另一个切角。在菜单栏中点击Edit>Duplicate>Around Axis。将轴设置为Y轴，旋转角度为180 deg，点击确认键。将切角的名字改为Cut_1。在菜单栏点击Edit>Select>By Name。在对话窗口中选择Cut_1 ,点击OK按钮。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; dX=0, dY=0, dZ=5; 按回车键。

（7）用Patch将切角减去。在菜单栏中点击Edit>Select>By Name,在弹出的窗口中利用Ctrl键选择Patch、Cut和Cut_1。在菜单栏中点击3D Modelean >Boolean>Subtract,在Subtract窗口中做一下设置：Blank Parts：Patch；Tool Parts：Cut，Cut_1；Clone tool object before subtract 复选框不选。点击OK按钮结束设置。这样三角形贴片就建成了。

（8）创建探针Pin。在菜单栏中点击Draw>Cylinder。在坐标输入栏中输入圆柱中心点的坐标：X：0，Y：8，Z：0按回车键。在坐标输入栏中输入圆柱半径：dX：0, dY：0.5，dZ：0按回车键。在坐标栏中输入圆柱的高度：dX：0，dY：0，dZ：5；按回车键结束输入。在特性（Porperty）窗口中选择Attributr 标签，将该圆柱的名字修改为Pin。点击Material后面的按钮，将材料设置为pec。利用快捷键Ctrl+D 将模型调整至合适大小。