微带天线课程设计报告
微带天线实验报告
微波与天线实验报告实验名称：微带天线（Microstrip Antenna）实验指导：黎鹏老师学院：信息学院专业：通信国防一、实验目的：1.了解天线之基原理与微带天线的设计方法。
2.利用实验模组的实际测量得以了解微带天线的特性。
二、预习内容：1．熟悉天线的理论知识。
2．熟悉天线设计的理论知识。
三、实验设备：四、理论分析：天线基本原理：天线的主要功能是将电磁波发射至空气中或从空气中接收电磁波。
所以天线亦可视为射频发收电路与空气的信号耦合器。
在射频应用上，天线的类型与结构有许多种类。
就波长特性分有八分之一波长、四分之一波长、半波天线；就结构分，常见有单极型（Monopole ）、双极型（Dipole ）、喇叭型（Horn ）、抛物型（Parabolic Disc ）、角型（Corrner ）、螺旋型（Helix ）、介电质平面型（Dielectric Patch ）及阵列型（Array ）天线。
（一）天线特性参数1. 天线增益（Antenna Gain ’G ）：isotropicP P G =其中 G ——天线增益P ——与测量天线距离R 处所接收到的功率密度，Watt / m 2Pisotropic —— 与全向性天线距离R 处所接收到的功率密度,Watt / m 22. 天线输入阻抗（Antenna Input Impedance ’Zin ）：IV Z in =其中 Z in ——天线输入阻抗V ——在馈入点上的射频电压 I ——在馈入点上的射频电流以偶极天线为例，其阻抗由中心处73Ω变化到末端为2500Ω。
3. 辐射阻抗（Radiation Resistance ’Rrad ）：2iP R avrad= 其中Pav ——天线平均辐射功率，Wi ——馈入天线的有效电流，A I ——在馈入点上的射频电流对一半波长天线而言，其辐射阻抗为73Ω。
4. 辐射效率（Radiation Efficiency ’ ηr ）：input radiated r P P =η其中P radiated ——由天线幅射出的功率，WP input ——由馈入天线的功率，W5. 辐射场型（Radiation Pattern ）天线的电场强度与辐射功率的分布可利用一极坐标图来表示。
微带贴片天线设计实验
微波技术与天线实验报告姓名张思洋学号411109060103 实验日期2014.04.11 实验名称微带贴片天线设计实验实验类型设计性实验目的1、熟悉并掌握HFSS设计微带天线的操作步骤及工作流程。
2、掌握ISM频段微带贴片天线的设计方法。
实验内容使用HFSS进行微带贴片天线的设计实现，创建设计模型，进行求解设置，设置求解频率为 2.45GHz，同时添加 1.5-3.5GHz的扫频设置，分析天线在1.5-3.5GHz频段内的电压驻波比，并运行仿真计算。
将谐振频率落在2.45GHz频点上。
最后进行相关的数据后处理。
实验原理微带天线是当今无线通信领域中广泛应用的一种天线，具有质量轻、体积小、易于制造等特点，本实验的ISM频段微带贴片天线是工作在2.45GHz，采用同轴线馈电的一种简单的微带天线。
微带天线的基本参数：工作频率 2.45GHz，介质板相对介电常数3.38，介质层厚度5mm，矩形贴片宽度41.4mm，辐射缝隙长度2.34mm,矩形贴片长度31mm，参考地长宽为61.8mm*71.4mm，同轴线馈点坐标（9.5，0）。
要求设计的天线最大增益大于7dB。
前后比大于5dB。
实验步骤及结果一、新建HFSS工程1.新建一个名为MSAntenna.hfss的工程文件。
2.将求解类型设置为Driven Model二、创建微带天线模型1.将模型的默认长度设置为毫米mm2.创建参考地在Z=0的XOY面上创建一个顶点位于（-45mm,-45mm）,大小为90mm*90mm的矩形面作为参考面，并把它命名为GND,并为其分配理想导体边界条件。
然后将此边界命名为PerfE_GND3.创建介质板层创建一个80mm*80mm*5mm的长方体作为介质板层，介质板层位于参考地面上，顶点坐标为（-40，-40，0），介质的材料为R04003。
4.创建微带贴片在z=5的XOY面上创建一个顶点坐标为（-15.5mm，-20.7mm，5mm），大小为31.0mm*41.4mm的矩形面作为微带贴片，命名为Patch，并为其分配理想导体边界条件。
HFSS的天线课程设计报告
图1：微带天线的构造一、 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年左右的开展，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构造，由辐射源、介质层和参考地三局部组成。
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局部，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外表。
〔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、天线几何构造参数推导计算公式假设矩形贴片的有效长度设为eL，那么有2/geLλ=式中，gλ表示波导波长，有egελλ/=式中，λ表示自由空间波长，eε表示有效介电常数，且21)121(2121-+-++=Whrreεεε式中，rε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。
微带天线实验报告
实验课题：天线参数的分析仿真实验目的：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 ，天线结构尺寸如图所示，俯视图：侧视图材料：Ground Plane-PecSubstrate-Rogers RT/Duriod 5880Patch-pecFeedline-pec实验内容：1. 设置激励终端求解方式：HFSS>Solution type>Driven Termin2. 设置模型单位：3D Modeler>Units 选择mm3. 建立微带天线模型(1) 创建Ground plane,尺寸为x:28.1 y:32 z:0.05 修改名称为ground,修改材料属性为pec ，设置理想金属边界：选择ground ，点击HFSS>Boundaries>Assign>Perfect E ，将理想边界命名为：PerfE_ground(2) 建立介质基片：点击Draw>Box ， 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(3) 建立天线模型patch ，点击Draw>Box ，x::-6.225,y:-8,z:0.794, dx: 12.45，dy: 16，dz: 0.05，命名为patch_1，点击Draw>Box ，x:-3.1125,y:-8,z:0.794, dx:2.46，dy: -8，dz: 0.05，命名为tatch_2，选中tatch_1和tatch_2，点击3D Modeler>Boolean>Unite ，修改名称为Trace ，修改材料属性为pec4 建立端口 需要首先创建供设置端口用的矩形，该矩形连接馈线与地（1）创建Port ：3D Modeler>Grid Plane>XZ ， x: -3.1125，y: -16，z: -0.05， dx:2.46，2.460.05dy: 0，dz: 0.894，命名为port（2）选中port，点击HFSS>Excitations>Assign >Lumped Port，在General标签中，将该端口命名为p1，点击Next，在Modes标签的Integration Line中点击None，选择New 里呢，输入x: -1.8825，y: -16，z: -0.05，dx: 0，dy: 0，dz: 0.894，点击Next直到结5 创建Air：Draw>box，输入x: -40，y: -40，z: -20，dx:80，dy: 80，dz: 40，修改名字为Air,设置辐射边界，点击HFSS>Boundaries >Radiation，命名为Rad16 设置边界条件。
基于HFSS的微带天线设计科研报告
基于HFSS的微带天线设计科研报告1.科研背景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。
近年来置天线在移动终端数日益庞大的同时功能也日益强大,对天线的网络看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涵盖多波段并且同时拥有足够小的尺寸是设计置天线的主要问题。
微带天线具有体积小，重重轻，剖面薄，易于加工等诸多优点，得到广泛的研究与应用。
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。
微带天线是由导体薄片粘贴在背面有导体接地板的介质基片上形成的天线，随着科技的进步、空间技术的发展和低剖面天线的需求，使微带天线进一步发展。
和普通的天线相比，微带天线有这些优点:体积小，重里轻，低剖面，能与载体共形;易于实现线极化和圆极化，容易实现双频段、双极化等多功能工作。
2.研究理论依据天线是-个用于发送和接收电磁波的重要的无线电设备，没有天线就没有无线电通信。
不同种类的天线适用于不同用途，不同场合，不同频率，不同要求等不同情况;天线种类繁多，可按照-定特征进行分类:根据用途分类，可分为通信天线，雷达天线等;根据工作频段分类，可分为短波天线，超短波天线，微波天线等。
2.1天线的基本概念天线无处不在o所有的无线电设备都需要使用无线电波来开展的工作，天线在作发射时，它将电路中的高频电流转换为极化的电磁波，发射向规定的方向;作接收时，则将来自特定方向的极化的电磁波转换为电路中的高频电流。
所以天线的功能主要功能有:(1)能量转换对于发射天线，天线应将电路中的高频电流能里或传输线上的导行波能里尽可能多地转换为空间的电磁波能里辐射出去。
对于接收天线，传输到接收机上的由天线接收的电磁能里应尽可能转换为电路中的高频电流能里;天线和发射机或接收机应该尽可能良好的匹配。
(2)定向辐射或接收发射及接受天线的辐射电磁能里应集中在指定的方向，尽可能的不接收来自其它方向的电磁波，不要将能里损失在别的方向上，否则接收所需信号的同时，还有可能接收到不同方向的其它信号，造成不必要的干扰。
(完整word版)课程设计_基于.cst仿真的6GHz圆极化微带贴片天线设计说明书
Harbin Institute of Technology课程设计说明书（论文）课程名称: 天线仿真设计题目: 圆极化微带天线的仿真院系：班级：设计者：学号：指导教师：设计时间:哈尔滨工业大学一、课程设计目的1、了解微带天线的辐射原理和分析方法，并掌握微带天线尺寸计算一般过程；2、了解微带天线圆极化的方法,并设计一种圆极化微带天线；3、学习并掌握CST软件的使用,熟悉天线仿真的流程，并完成天线的优化设计。
二、天线设计目标本文设计的圆极化矩形微带贴片天线的中心频率为6 GHz，并且将满足一下技术指标：1、反射系数S11〈10dB（VSWR<2）；2、天线轴比小于3dB；3、绝对带宽100MHz；4、增益大于5dB；5、输入阻抗50Ω；6、波瓣宽度大于70deg。
三、微带天线背景1、微带天线简介微带天线是近30年来逐渐发展起来的一类新型天线。
早在1953年就提出了微带天线的概念，但并未引起工程界的重视。
在50年代和60年代只有一些零星的研究，真正的发展和使用是在70年代。
常用的一类微带天线是在一个薄介质基(如聚四氟乙烯玻璃纤维压层）上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀等方法作出一定形状的金属贴片，利用微带线和轴线探针对贴片馈电，这就构成了微带天线。
由于微带天线有独特的优点，而缺点随着科技的进步正在研究克服，因此它有广阔的应用前景。
一般说来，它在飞行器上的应用处于优越地位，可用于卫星通讯、天线电高度表、导弹测控设备、导引头、环境监测设备、共形相控阵等。
徽带天线在地面设备上应用也有其优势方面。
特别是较低功率的各种民用设备，例如医用微波探头，直播卫星的接收阵以及当前的蓝牙设备的收发天线等，由于微带带天线能集成化，它在毫米波段的优势非常明显。
当然它并不是完美无缺的，我们将其与微波天线相比，简单介绍它的优缺点。
微带天线和常用的微波天线相比较，它有以下一些突出的优点:(1）重量较轻，体积比较小,剖面低，能与飞行器等载体共形。
微带天线毕业设计调研报告
微带天线毕业设计调研报告微带天线是指带状的导体贴在介质衬底上的天线结构，其特点是结构简单、重量轻、容易制造以及易于集成。
微带天线广泛应用于无线通信、雷达系统、卫星通信和遥感等领域。
本调研报告通过对微带天线的研究现状、性能及应用进行调研，旨在为相关领域的毕业设计提供参考。
一、微带天线的研究现状微带天线的研究始于20世纪60年代，随着微电子技术和微带工艺的发展，微带天线在电磁学、无线通信和天线技术等领域得到了广泛的应用和研究。
目前，微带天线主要研究方向包括天线结构设计、频率调谐技术、辐射特性改善以及天线阵列等。
二、微带天线的性能1. 频率调谐性能：微带天线的频率可以通过调整尺寸和结构来实现调谐，使天线能够适应不同频段的通信需求。
2. 辐射特性：微带天线具有较好的辐射特性，能够实现宽带工作，并且方向性辐射与天线尺寸相关。
3. 多频段性能：通过设计饮水与引线，可以实现微带天线在多个频段的工作，从而满足多频段通信需求。
4. 阻抗匹配性能：为了保证天线与馈电传输线的阻抗匹配，微带天线需要采取一些措施来提高阻抗匹配性能。
三、微带天线的应用领域1. 通信系统：微带天线广泛应用于移动通信、卫星通信、无线电频段通信等领域，能够提供高质量的通信和覆盖范围。
2. 雷达系统：微带天线在雷达系统中的应用主要是用于辐射和接收雷达信号，具有较好的方向性、天线增益和频率范围。
3. 遥感：微带天线能够实现对地球表面的遥感观测，例如气象卫星、陆地遥感和海洋遥感等领域。
4. 新能源：微带天线可以用于太阳能光伏系统中的电力收集和传输，提高能源的有效利用。
综上所述，微带天线作为一种重要的天线结构，在无线通信、雷达系统、卫星通信和遥感等领域具有广泛的应用前景。
随着技术的不断创新和发展，微带天线的性能和应用领域将会不断完善和扩展。
对于相关领域的毕业设计项目，通过研究微带天线的研究现状和性能，可以为设计者提供重要的参考和指导。
微带天线设计实验报告hsff
微带天线设计实验报告hsff1. 引言微带天线是指一种在非导体衬底上，厚度远小于工作波长的金属片片状天线。
由于其结构简单、易于实现和与尺寸成正比的频率调谐特性，微带天线在无线通信系统、雷达系统、卫星通信系统等领域都有广泛应用。
本实验旨在设计一种基于微带天线的无线通信系统。
2. 设计原理微带天线的设计基于微带线的传输线理论和天线理论，通过调整微带天线的几何结构，可以实现对特定频率信号的发送和接收。
在本实验中，我们需要设计一种工作频率为2.4 GHz的微带天线。
微带天线主要由导体衬底、金属贴片和喇叭线组成。
导体衬底可以是介电材料，如玻璃纤维板、陶瓷板等，也可以是金属材料。
金属贴片是微带天线的辐射元件，其几何形状和尺寸决定了天线的频率特性。
喇叭线用于连接导体衬底和金属贴片，起到提供电信号的功能。
3. 设计步骤根据微带天线的设计原理和工作频率要求，我们可以按照以下步骤来设计微带天线：步骤一：确定导体衬底材料和尺寸根据设计要求选择合适的导体衬底材料，一般可选用介电常数在2到12之间的材料。
确定导体衬底的尺寸，以便适应工作频率。
步骤二：计算金属贴片的尺寸根据所选导体衬底的材料和尺寸，计算金属贴片的尺寸。
一般来说，金属贴片的长度和宽度与工作波长有关，且与导体衬底的介电常数相关。
步骤三：确定喇叭线的结构根据所选导体衬底的材料和尺寸，设计合适的喇叭线结构。
喇叭线的长度、宽度和厚度都会影响微带天线的频率调谐特性。
步骤四：制作微带天线样品根据设计得到的尺寸参数，使用相应的工艺方法制作微带天线样品。
常用的制作方法包括化学腐蚀、电镀等。
步骤五：测试天线性能通过天线测试仪器对微带天线进行性能测试，包括频率响应、增益、辐射图形等参数的测量。
4. 实验结果与分析经过设计和制作，在实验中成功制作了一种工作频率为2.4 GHz的微带天线样品。
经测试，该微带天线样品的频率响应符合设计要求，在工作频率范围内具有良好的增益和辐射特性。
为了进一步优化微带天线的性能，我们对设计参数进行了微调，得到了更好的工作频率和辐射特性。
2.45GHz微带天线设计毕业设计开题报告
南京工程学院毕业设计开题报告课题名称： 2.45GHz微带天线设计__________ 学生姓名：____________________________________ 指导教师：____________________________________ 所在系部：通信工程学院 ____________ 专业名称：____________ 电子信息工程 ____________南京工程学院2014年3月1日说明1．根据南京工程学院《毕业设计（论文）工作管理规定》，学生必须撰写《毕业设计（论文）开题报告》，由指导教师签署意见、教研室审查，系教学主任批准后实施。
2．开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。
3．毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。
其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。
第一次出现缩写词，须注出全称。
4．本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于2000 字，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。
5．开题报告检查原则上在第1~3 周完成，各系完成毕业设计开题检查后，应写一份开题情况总结报告。
毕业设计（论文）开题报告2.45GHz 微带天线 、设计内容与要求: 1、 中心频率2450MHz 带宽20% 增益：大于 6dBi ;阻抗匹配良好 2、 利用HFSS 软件仿真设计或ADS 仿真设计。
3、硬件制作、调测。
二、设计主要任务： 本设计以单片机为核心，设计了一个基于 GSM 短信模块的包含不同测温需求 以及存储、报警等功能的无线测温系统。
系统主要由温度采集与信息传输两个部分 组成：温度传感器 DS18B20现场检测的温度直接以单总线的数字方式传输给单片 机。
当单片机发生串口中断时， 单片机启动TC35i 模块，读取短信内容和手机号码， 根据内容通过信息采集系统采集所需的数据， 然后将采集到的数据进行 Text 编码, 通过GSM 网络发送给用户，这样就满足了远程测温的要求。
微带天线报告
目录一、微带天线简介 (2)1.1微带天线的概念与分类 (2)1.2微带天线的激励方法 (4)1.3微带天线的工作原理——辐射机理 (5)二、微带天线的分析方法 (8)2.1传输线模型 (8)2.2格林函数法 (10)2.3腔体模型 (11)2.4积分方程法 (11)三、微带天线宽频实现 (12)3.1采用厚介质基片 (12)3.2采用介电常数较小或有耗的介质基片 (12)3.3附加阻抗匹配网络 (12)3.4采用楔形或阶梯形基片 (12)3.5采用非线性基片材料 (13)四、微带天线的多频技术 (13)4.1开槽加载 (13)4.2销钉加载 (14)微带天线摘要：随着社会和经济的发展，通信技术在社会中变得越来越重要，人们的生活也越来越离不开通信。
与此同时，对于接受外来信号的天线的设计也越来越多样化。
移动通信技术的迅速发展和应用，有力地推动了现代通信天线向小型化、多功能的方向发展，设计小型化多功能天线已成为当前天线界研究的重点。
微带天线以其体积小，重量轻，低剖面，能与载体共形，易于制造，成本低，易于与有源器件和电路集成为单一的模件，便于实现圆极化、双极化和双频段等优点得到日益广泛的关注和应用。
本文应老师要求，对微带天线进行简单介绍。
关键字：分类激励工作原理分析方法宽频多频内容：一、微带天线简介1.1微带天线的概念与分类概念：微带天线（microstrip antenna）在一个薄介质基片上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀方法制成一定形状的金属贴片，利用微带线或同轴探针对贴片馈电构成的天线。
分类：微带天线的特征之一就是相对于普通的微波天线有更多的物理参数，可以有任意的几何形状和尺寸。
微带天线可以分为三种基本类型:微带行波天线、微带缝隙天线和微带贴片天线。
Ⅰ、微带行波天线微带行波天线由基片、在基片一面上的链形周期结构或普通的长TEM波传输线(也维持一个TE模)和基片另一面上的接地板组成。
微带天线课程设计报告
课程设计报告课设名称：微波技术与天线课设题目：微带天线仿真设计课设地点：跨越机房专业班级：学号：学生姓名：指导教师：2012年 6 月 23 日一、设计要求：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2.45GHz，分析其远区辐射场特性以及S曲线。
矩形贴片天线示意图二、设计目的：1.理解和掌握微带天线的设计原理2.选定微带天线的参数：工作频率、介质基片厚度、贴片模型及馈电点位置3.创建工程并根据设计尺寸参数指标绘制微带天线HFSS模型4.保存工程后设定边界条件、求解扫描频率，生成S参数曲线和方向图5.观察对比不同尺寸参数的微带天线的仿真结果，并分析它们对性能的影响三、实验原理：用传输线模分析法介绍它的辐射原理。
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、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。
实验五 微带天线设计
四．ADS 仿真步骤： 1.新建一个工程，并命名 Patch,长度单位为 mm (1)打开新的 Degisn，命名为 patch_antenna
或者在工程开始界面中选 New Layout 快捷按钮
选择当前的 Layout 层位 cond 层
(2)创建贴片模型
单击工具栏中的矩形工具
（4）添加端口 执行菜单命令【Insert】 【Port 】 执行菜单命令【Momentum】 【Port Edit】,选择端口 1，设置端口参数
（5）S 参数仿真 执行菜单命令【Momentum】 【Simulation】 【S-Parameters】，参数设置 完成后，单击“Update”按钮，然后单击“Simulate”按钮，开始仿真
1 2
r
1 r
11
10
h
1 /
2
w
缝隙两端间有一辐射电导 Gs：
1
90
W 0
2
2
Gs
1 120
W 0
1 60
2
1 120
W 0
2
(w 0.350 ) (0.350 w 20 ) (w 20 )
开路端缝隙的等效导纳还有一电容部分。可用延伸长度Δl 来表示：哈默斯塔德
给出Δl 的经验公式如下：
r
归一化方向性因子 F ( ,) f ( ,) fmax
（2）E 面和 H 面方向图 工程上常采用通过最大辐射方向的两个正交平面上的剖面图来描述天线的方
向图。这两个相互正交的平面称之为主面，对于线极化天线来说通常取为 E 面 和 H 面。
E 面：指通过天线最大辐射方向并平行于电场矢量的平面。 H 面：指通过天线最大辐射方向并平行于磁场矢量的平面。 （3）主瓣宽度 方向图主瓣上两个半功率点之间的夹角，记为 2θ0.5。又称为半功率波束宽 度或 3dB 波束宽度。一般情况下，天线的 E 面和 H 面方向图的主瓣宽度不等， 可分别记为 2θ0.5E 和 2θ0.5H。可以描述天线波束在空间的覆盖范围，主瓣瓣 宽越窄，则方向性越好，抗干扰能力越强。
实验五-微带天线设计
(-33.4,39.5)
(-52.9,19.895) (-52.9,20.845)
w1=0.29mm w2=2.19mm
(-33.4,19.895) (-33.4,19.605)
(-52.9,18.655)
l1=19.5mm (-52.9,19.605) (-33.4,05) L=33.4mm
(0,39.5) W=39.5mm (0,0)
W / h 0.264 W / h 0.8
2W 2
Y in
2G
90 2W
2 0
2
120
2 0
W≤λ0 W>λ0
f0 2
c
e (L2L)
W
c 2 f0
r211/2
01.08.2020
MW & Opti. Commu. Lab, XJTU
14
矩形天线实例:
w2
w1
W
l1 L
01.08.2020
• 在数据显示窗口，执行菜单命令【Tool]->【Data File Tool】，弹出 “dttool/main Window”，利用此工具导出Momentum仿真后的S1P文件。
实验五 微带天线设计、仿 真、制作与测试
一、天线的基本知识
1.1 天线的概念
天线：向空间发射或从空间接收电磁波的装置
天线功能: （1）能量转换功能:进行导 行波(或高频电流)和自由空 间波之间的能量转换; （2）定向作用:向空间发射 或从空间接收电磁波具有一 定的方向性。对于发射天线， 是指将电磁波能量向一定方 向集中辐射; 对于接收天线， 是只接收特定方向来的电磁 波.
w1=0.40mm w2=2.31mm
(-33.4,19.95) (-33.4,19.55)
蛇形微带天线实验报告
蛇形微带天线实验报告蛇形微带天线是一种常用于微波通信领域的天线，具有良好的性能和应用前景。
下面是一个可能的蛇形微带天线实验报告范本：1. 实验目的熟悉蛇形微带天线的结构和性能特点，掌握其设计和制作方法，了解其应用领域和实际应用效果。
2. 实验器材蛇形微带天线设计软件（如ADS、CST等）、印制电路板、导线、连接器、测试仪器等。
3. 实验原理蛇形微带天线是一种常用的微带天线，其主要特点是结构简单、厚度薄、重量轻、带宽宽、辐射方向可控等。
其结构由基底板、金属贴片、驻波衬底和连接器等组成，可以用软件仿真优化设计，并通过自动化制造流程实现高效生产。
4. 实验步骤（1）在设计软件中创建蛇形微带天线模型，定义其基本参数和特性。
（2）检查模型中各层的线宽、间距、长度等参数，根据电磁仿真结果进行优化调整，以得到最佳性能。
（3）输出蛇形微带天线的PCB制图文件，并使用印制电路板技术生产出实际天线。
（4）将制作好的天线和连接器、测试仪器等进行连接，并进行辐射、阻抗、方向图等测试。
（5）根据测试结果，分析优化天线的性能和设计参数，较好地完成蛇形微带天线制作实验。
5. 实验结果根据实验测试结果，我们成功地制作出一种工作频率为 2.4GHz的蛇形微带天线，其带宽（VSWR<2）达到了20MHz左右，增益约为1dB，辐射方向和波束变化也符合设计要求。
相比之下，在该频率段常用的其他天线中，蛇形微带天线具有较为卓越的性能表现。
同时，我们还可通过改变设计参数、布局方式和材料制备等策略，不断优化蛇形微带天线的性能和应用效果。
6. 实验结论蛇形微带天线是一种常用的微带天线，其具有良好的性能和应用前景。
在实验中，我们成功地掌握了其设计和制作方法，以及评估其性能和优化策略的能力。
但是，也需要指出，实验中可能存在的误差和限制因素，如电磁仿真的精度、制作过程的误差、测试仪器的精度等，均需要不断优化和完善，以实现更高质量的蛇形微带天线制作和应用。
实验一：微带天线的设计与仿真
实验一：微带天线的设计与仿真一、实验步骤、仿真结果分析及优化1、原理分析：本微带天线采用矩形微带贴片来进行设计。
假设要设计一个在2.5GHz 附近工作的微带天线。
我采用的介质基片，εr= 9.8, h=1.27mm 。
理由是它的介电系数和厚度适中，在2.5GHz 附近能达到较高的天线效率。
并且带宽相对较高。
由公式：2/1212-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=r r f cW ε=25.82mm贴片宽度经计算为25.82mm 。
2/11212121-⎪⎭⎫ ⎝⎛+-++=w h r r e εεε=8.889；()()()()8.0/258.0264.0/3.0412.0+-++=∆h w h w hle e εε ∆l=0.543mm ；可以得到矩形贴片长度为：l f c L er ∆-=22ε=18.08mm馈电点距上边角的距离z 计算如下：)2(cos 2)(cos 2)(501022z R z Gz Y er in ⨯===λεπβ22090W R r λ=（0λ<<W 条件下）得到：z=8.5966mm利用ADS 自带的计算传输线的软件LineCalc 来计算传输线的宽度，设置如下：计算结果：在这类介质板上，2.5GHz 时候50Ω传输线的宽度为1.212mm 。
2、计算基于ADS 系统的一个比较大的弱点：计算仿真速度慢。
特别是在layout 下的速度令人 无法承受，所以先在sonnet 下来进行初步快速仿真。
判断计算值是否能符合事实。
sonnet 中的仿真电路图如下：S11图象如下：可见，按照公式计算出来的数据大致符合事实上模拟出来的结果。
但是发现中心频率发生了偏移，这主要是由于公式中很多的近似引起的。
主要的近似是下面公式引起22090W R r λ=（0λ<<W 条件下）因为计算的时候没有符合0λ<<W 的条件（W=25.82mm ，而λ0＝120mm ，相对之下，它们间的差距不是非常大），因此会引起和事实的不符。
微带天线的报告
微带天线的综述卢宁摘要：移动通信技术的迅速发展和应用，有力地推动了现代通信天线向小型化、多功能(多频段、多极化和多用途)的方向发展，设计小型化多功能天线已成为当前天线界研究的重点。
微带天线以其体积小，重量轻，低剖面，能与载体共形，易于制造，成本低，易于与有源器件和电路集成为单一的模件，便于实现圆极化、双极化和双频段等优点得到日益广泛的关注和应用。
本文详细介绍了关于微带天线的基础知识。
1 微带天线的辐射机理微带天线的辐射是由微带天线导体边沿和地板之间的边缘场产生的。
以图1.1所示的矩形微带贴片天线为例，可以简单说明其辐射机理。
图1.1 微带天线辐射机理示意图矩形微带贴片天线由介质基片、在基片上面的矩形导电贴片(辐射器)和基片下面的接地板构成。
假定电场沿微带贴片的宽度与厚度方向没有变化，则辐射贴片上的电场仅沿贴片长度(λ/2)方向变化。
辐射基本上是由贴片开路边沿的边缘场引起的。
在两端的场相对于地板可以分解为法向分量和切向分量，因为贴片长为λ/2，所以，法向分量反相，由它们产生的远场区在正面方向上互相抵消。
平行于地板的切向分量同相，因此，合成场增强，从而使垂直于结构表面的方向上辐射场最强。
所以，贴片可表示为相距λ/2、同相激励并向接地板以上半空间辐射的两个缝隙。
微带天线的辐射场是由各种假定的电流及其沿天线结构的分布得来的。
为了求解微带天线辐射场中的远场值(方向图等)，必须知道贴片表面精确的电流分布。
如果介质材料各向同性、均匀且无损耗，微带导体和地板导体的电导率为无限大，则面电流和面磁流可以分别用切向电场和切向磁场表示为:式中:ˆn-----面法向单位矢量图1.2就是微带天线辐射边沿的场态和电流密度分布(侧面图)。
由图中可以清晰地看出，微带天线的向外辐射是由边缘缝隙实现的。
实际应用中，为简单起见，可以认为贴片单元上、下表面的面电流和面磁流相同。
然后，就可以使用位函数由面电流和面磁流求解辐射场。
图1.2 微带天线辐射边沿场态和电流密度(侧面图)pγθϕ的电场和磁场为: 假定只有电流存在，则微带天线外部任意点(,,)式中：ε -----介质的介电常数，F/mμ -----磁导率，H/mω -----角频率，rad/s上标e 表示由电流产生的场，磁矢量位函数:式中:0k -----自由空间波数，1cm -()K r '-----距离原点为日的点上的面电流密度，2/A m同理，使用电矢量位函数F ，磁流产生的场为:上标m 表示磁流产生的场，电矢量位函数F 为:式中:()M r '-----距离原点为r '的点上的面磁流密度，2/H m为简单起见，所有场和电流的时间因子j t e ω均略去。
微带全向共形天线设计的开题报告
微带全向共形天线设计的开题报告一、研究背景随着无线通信技术的发展，天线在无线通信中的作用越来越重要。
全向天线作为一种通用的天线类型，具有覆盖范围广、易于安装等优点，在无线通信领域中得到了广泛应用。
然而，传统的全向天线在频带宽度和天线尺寸方面存在一定限制。
为了解决这些问题，共形天线被提出，该类型天线可以在更小的物理尺寸内实现更广泛的带宽和更好的性能。
二、研究目的本文旨在设计一种新型的微带全向共形天线，以实现更高的工作频率范围和更好的性能。
具体目标如下：1. 设计出一种具有较大频带宽度和低回波损耗的共形全向天线。
2. 通过仿真分析来验证所设计天线的性能。
3. 对所设计的天线进行优化，提高其性能指标，以满足通信系统的需求。
三、研究内容和方法研究内容：1. 综述传统全向天线、共形天线和微带天线的相关研究成果。
2. 设计一种具有共形结构的微带全向天线，并利用电磁仿真软件对其性能进行仿真分析。
3. 优化所设计的天线的性能指标，在保证全向性的基础上，提高频带宽度和辐射效率等性能参数。
研究方法：1. 借助天线仿真软件CST Studio Suite进行电磁分析和天线设计。
2. 对所设计的天线进行场分布、回波损耗、辐射特性等方面的仿真分析，评估其工作性能。
3. 通过对天线的结构参数进行优化，实现所需的性能指标和参数。
四、研究意义和应用前景在通信系统中，全向天线作为一种通用的天线类型，被广泛应用于基站和移动终端等设备中。
传统的全向天线在频带宽度和天线尺寸方面存在一定限制，因此，共形天线作为一种新型的天线类型，逐渐得到了广泛的关注和研究。
而本文所设计的微带全向共形天线具有更广阔的工作频率范围、更高的辐射效率和更小的尺寸等优点，可以满足通信系统对天线的高性能和小型化的需求。
因此，该研究具有很高的实际应用价值和广阔的应用前景。
五、研究进度和计划安排目前，本文正在进行传统全向天线、共形天线和微带天线的综述工作，预计下一步在进行天线设计和仿真分析的基础上，对天线结构进行优化，最终完成微带全向共形天线的设计和制作，以验证其实际性能和应用价值。
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课程设计报告课设名称：微波技术与天线课设题目：微带天线仿真设计课设地点：跨越机房专业班级：学号：学生姓名：指导教师：2012年 6 月 23 日一、设计要求：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2.45GHz，分析其远区辐射场特性以及S曲线。
矩形贴片天线示意图二、设计目的：1.理解和掌握微带天线的设计原理2.选定微带天线的参数：工作频率、介质基片厚度、贴片模型及馈电点位置3.创建工程并根据设计尺寸参数指标绘制微带天线HFSS模型4.保存工程后设定边界条件、求解扫描频率，生成S参数曲线和方向图5.观察对比不同尺寸参数的微带天线的仿真结果，并分析它们对性能的影响三、实验原理：用传输线模分析法介绍它的辐射原理。
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、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。
创建矩形模型，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。
改名字为GroundPlane（2）为GroundPlane设置理想金属边界。
在理想边界设置窗口中将理想边界命名为PerfE_Ground，点击OK按钮。
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或在工具栏中点击按钮，创建长方体模型。
起始点位置坐标：X: -22.5，Y：-22.5，Z：0。
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。
将名字改为Substrate。
将材料设置为Rogers R04003。
将颜色改为绿色.（4）建立贴片Patch。
起始点的坐标：X：-16，Y：-16，Z：5按回车键。
在坐标输入栏中输入长、宽：dX：32，dY：32，dZ：0。
（5）将理想金属边界命名为perfE_Patch。
（6）创建切角。
输入点的坐标：X：0，Y：0，Z：5；X：5，Y：0，Z：5； X：0，Y：5，Z：5；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；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>Around Axis。
将轴设置为Z轴，旋转角度为180 deg，Total为2。
（7）用Patch将切角减去。
（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，输入圆柱半径：dX：0, dY：0.5，dZ：0；按回车键，输入圆柱的高度：dX：0，dY：0，dZ：5。
按回车键，将名字改为Pin，将材料设置为pec。
（9）创建端口面Port。
在菜单键中点击Draw>Circle。
在坐标输入栏中输入圆心点的坐标：X：0，Y：8，Z：0按回车键。
在坐标输入栏输入半径：dX：0，dY：1.5，dZ：0。
（9）创建端口面Port。
在菜单键中点击Draw>Circle。
在坐标输入栏中输入圆心点的坐标：X：0，Y：8，Z：0按回车键。
在坐标输入栏输入半径：dX：0，dY：1.5，dZ：0。
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）。
（10）用GroundPlane 将Port减去。
在Substrate窗口中设置：Blank Parts:GroundPlane;Tool Parts:port:点击OK结束设置。
6.创建辐射边界:创建Air，在菜单栏中点击Draw>Box,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：-80，Y：-80，Z：-35；按回车键结束输入。
输入长方体的尺寸：dX：160，dY：160，dZ：70按回车键。
在特性（Property）窗口中选择Attribute标签，将长方体的名字修改为Air。
在菜单栏中点击Edit>Select>By Name 。
在对话框中选择Air，点击OK确认。
在菜单栏中点击HFSS>Boundaries>Radiation。
在辐射边界窗口中，将辐射边界命名为Rad1，点击OK按钮。
7.设置端口激励:在菜单栏中点击Edit>Select>By Name，选中Port，在菜单栏中点击HFSS>Excitation>Assign>Lumped Port。
在LumpedPort窗口的General标签中，将该端口命名为p1，点击Next。
在Modes 标签中的Integration line zhong 点击None，选择New Line，在坐标栏中输入：X：0，Y：9.5，Z：0；dX：0，dY：-1，dZ：0。
按回车键，点击Next按钮直至结束。
8．求解设置:为该问题设置求解频率及扫频范围（a）设置求解频率。
在菜单栏中点击HFSS>Analysis Setup>Add Solution Setup。
在求解设置窗口中做以下设置：Solution Frequency ：2.45GHz；Maximun Number of Passes：15；Maximun Delta S per Pass ：0.02。
（b）设置扫频。
在菜单栏中点击HFSS>Analysis Setup>Add Sweep 。
选择Setup1，点击OK确认。
在扫频窗口中做以下设置：Sweep Type：Fast；Frequency Setup Type：Linear Count；Start :2.0GHz；Stop：3.0GHz；Count：400；将Save Field复选框选中。
9.设置无限大球面:在菜单栏中点击HFSS>Radiation>Insert Far Field Setup>Infinite Sphere。
在Infinite Sphere标签中做以下设置：Phi：Start：0 deg，Stop：180deg，Step：90 deg；Theta：Start：0 deg，Stop：360 deg，Step：10 deg。
10.确认设计:方法一：由主菜单选HFSS/Validation Check对设计进行确认。
方法二：在菜单栏直接点即可。
11.保存工程:在菜单栏中点击File>Save As,在弹出的窗口中将工程命名为hfss_Patch,并选择保存路径。
12.求解该工程:在菜单栏点击HFSS>Analyze。
13．后处理操作:（1）S参数（反射系数）。
s。
点绘制该问题的反射系数曲线，该问题为单端口问题，因此反射系数是11击菜单栏HFSS>Result>Create Report。
选择：Report Type：Modal S Parameters ；Display Type：Rectangle。
Trace窗口：Solution：Setup1:Sweep1；Domain：Sweep 点击Y标签，选择：Category：S parameter；Quantity：S（p1，p1）；Function：dB，然后点击Add Trace按钮。
点击Done按钮完成操作，绘制出反射系数曲线。
（2）2D辐射远场方向图。
在菜单栏点击HFSS>Result >Create Report。
选择：Report Type：Far Fields；Display Type：Radiation Pattern。
Trace 窗口：Solution：Setup1：LastAdptive；Geometry：ff_2d。
在Sweep标签中，在Name这一列中点击第一个变量Phi，在下拉菜单中选择The。
点击Mag标签，选择：Category ：Gain；Quantity：GainTotal；Function：dB,点击Add Trace按钮。
最后点击Done，绘制出方向图。
14.保存并退出HFSS:五、技术指标：圆形贴片天线，即贴片（Patch）为圆形，其他条件不变，即设计中创建天线模型设计中，第(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)不变，(8)、(9)、(10)做一下改变。
建立贴片Patch。
在菜单栏中点击Draw>Cylinder。
在坐标栏中输入圆心坐标：X：0，Y：0，Z：5按回车键。
在坐标输入栏中输入半径：dX：16，dY：0，dZ：0。
在特性窗口中将名字改为Patch。
点击Cool后面的Edit按钮，将颜色设置为黄色，点击OK确认。
为Patch设置理想金属边界。
在菜单栏中点击HFSS>Boundaries>Assign>Perfect E。
将理想边界命名为PerfE_Patch，点击OK 确认，这样圆形贴片就建成了。
六、实验结果及其截图:1.原实验结果(1)建模完成：（2）.确认设计，通过Validation Check：（3）．原矩形贴片的S参数曲线：（4）.原矩形贴片的2D远场方向图：2．修改圆的半径，改为R=18.5时效果最好。