印刷偶极子天线FSS仿真研究报告
一种双极化印刷偶极子基站天线
一种双极化印刷偶极子基站天线夏小勇;廖成【摘要】在传统的印刷偶极子上通过切角、向上弯折的形式来扩展偶极子的外围轮廓，并通过改变馈电开路枝节的宽度的方式来展宽天线的带宽，并将该结构应用于双极化基站天线中。
研究表明，单元天线在1.50~3.38GHz范围内，VSWR<2，相对带宽达到77%，获得了较好的带宽特性；组成双极化天线后，在1.8~2.7GHz的频率范围内，天线的交叉极化比、水平面波束宽度、隔离度等指标能较好满足移动通信的要求，可以应用于移动通信系统中。
%This paper proposes a method of extension of the outline profile by cutting angles and bent upward in the patch and of bandwidth extension through extending and changing open slot in feed location, which is implementedin the dual-polarized base station antenna. The research has shown thatthe single antenna has a bandwidth of 1.50-3.38GHz,and Voltage Standing Wave Ratio(VSWR) of less than 2. The relative bandwidth reached 77%, which gets a better bandwidth. As a dual-polarized antenna which could apply to mobile communication systems, its cross-polarization ratio, the horizontal plane beam width;isolation can preferably meet the requirements of mobile communication in the frequency scope of 1.8GHzto 2.7GHz.【期刊名称】《移动通信》【年(卷),期】2013(000)016【总页数】5页(P48-52)【关键词】印刷偶极子;基站天线;带宽【作者】夏小勇;廖成【作者单位】西南交通大学电磁场与微波技术研究所，四川成都610031;西南交通大学电磁场与微波技术研究所，四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TN828.61 引言随着移动通信的快速更新和发展，提高移动通信的信道容量变得日益重要。
频率选择表面-HFSS报告
频率选择表⾯-HFSS报告频率选择表⾯5.3.1 设计背景频率选择表⾯（Frequency Selective Surface，FSS）是⼀种⼆维周期性结构，可以有效地控制电磁波的反射与传输。
⽬前FSS的应⽤⼗分⼴泛，可⽤于反射⾯天线的负反射器以实现频率复⽤，提⾼天线的利⽤率；也可以⽤于波极化器、分波数仪和激光器的“腔体镜”，以提⾼激光器的泵浦功率；还可以⽤于隐⾝技术，应⽤设计的雷达天线罩能够有效地降低雷达系统的雷达散射界⾯。
5.3.2 设计原理FSS是⼀种⽽为周期排列的阵列结构，本⾝不能吸收能量，但是却能起到滤波的作⽤。
通常有两种形式，以后总是贴⽚型，是在介质衬底层上周期性地印上规则的导体贴⽚单元组成⾦属阵列；另⼀种是孔径型，是在很⼤的⾦属屏上周期性开孔的周期孔径结构。
这两种结构都可以实现对电磁场的频率选择作⽤和极化选择作⽤，对于谐振情况下的⼊射电磁波，这两种阵列分别表现出全反射（单元为导体贴⽚）、全透射（单元为缝隙、孔径），它们也被分别称为带阻型FSS和带通型FSS。
频率选择表⾯的频率选择特性主要取决于写真单元的形式、单元的排布⽅式以及周围戒指的电性能。
FSS的基本结构如图5-3-1所⽰，上下层为介质层，中间层为⾦属层，⾦属层也可以位于介质层的上下⾯上。
1.基本的偶极⼦或缝隙形式的频率选择表⾯FSS的两类基本形式是导线阵列和缝隙阵列，如图5-3-2所⽰。
ε1 µ1ε2 µ2图5-3-1 FSS的基本结构如图5-3-2（a ）所⽰的谐振偶极⼦的阵列作为带阻滤波器，不能通⾏偶极⼦谐振频率的波，但可以通⾏⾼于和低于谐振频率的波。
与之互补的在理想导电⽚上的缝隙阵列，如图5-3-2（b ）所⽰，⽤作带通滤波器，可通⾏等于缝隙谐振频率的波，但拒绝较⾼和较低频率的波。
两种情况的传输系数图如图5-3-3所⽰。
2. 其他形式的频率选择表⾯单元形状各种各样的FSS 单元形状都是从最基本的直偶极⼦单元开始的。
HFSS验证性仿真实验报告样例
《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重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，偶极子天线臂，微带巴伦线，微带传输线，见图1。
天线各部分结构尺寸的初始值见表1。
图1 印刷偶极子天线结构图（顶视图）。
表1 印刷偶极子天线关键结构尺寸初始值。
三、建模和仿真步骤1、新建HFSS工程，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。
2.4G印制偶极子天线设计与仿真.docx
2. 4G印制偶极子天线设计与仿真答辩人：陈孙水指导老师:游佰强2007.6.1论文主要工作：■1、检索国内外相关资料，了解RFID技术发展、现况及目前标签天线种类与特点。
■2、学习相关理论，掌握ADS有关印制天线设计基本操作，对V形地平面偶极子天线进行设计。
■3、仿真讨论一些参数对天线性能影响，对所设计天线仿真并分析其结果。
RFID （Radio Frequency Identification无线射频识别）:埃森哲实验室首席科学家弗格森认为RFID是一种突破性的技术.该技术正蓬勃发展，在航空业、物流运输业、动物识别等领域大展拳脚。
RFID发展简史■ 1948年哈里斯托克曼发表的“利用反射功率的通信”奠定了射频识别技术的理论基础。
■ 1950-1960年是射频识别技术早期的探索阶段。
■ 1970-1980年射频识别技术与产品研发得到大发展并于80年代进入商业成规模应用。
■ 2000年后标准化问题日趋为人们所重视。
之后, 射频识别技术的理论得到丰富和完善。
RFID现状■ RFID系统工作频率不高时，多用环天线。
大部分能量以交变磁场的形式耦合。
常用的有四种微型化设计方案：空心线圈、磁芯线圈、薄膜天线和集成天线■433MHz可采用平面倒F天线；915MHz可采用偶极子天线，典型的设计天线尺寸大小为：76.1 X44X1.2mm3o■工作在特高频（UHF）以上的RFID标签大多采用对称振子或是其变形结构的线天线（如折合振子天线，Vee型振子天线和领结振子天线等）・单极子天线开始在手机中得到了成功的应用，通过适当优化单集子的数目及天线（阵列）的长度，可全频段工作，使天线工作频率在850MHz〜6GHz频率范围内。
■24GHz以及更高的频率，微带馈电缝隙天线有较好的前景RFID应用■低频（从125KHZ到134KHZ）：畜牧业的管理系统、汽车防盗和无钥匙开门系统的应用、马拉松赛跑系统的应用、门禁和安全管理系统■高频（工作频率为13.56MHz）：图书管理系统的应用、三表预收费系统、大型会议人员通道系统、医药物流系统的管理和应用、智能货架的管■甚高频（工作频率为860MHz到960MHz之间）：供应链上的管理和应用、生产线自动化的管理和应用、航空包裹、集装箱后勤管理系统的应用标签天线举例■环天线■分形天线■偶极子天线■单极子天线■缝隙天线b 波导馈电的缝隙阵天线4 “7 |¥1 I ( ：1叫I 债电的 图4 Hilbert 分形天线常见偶极子变形——折合本论文工作: 由于工作频率升高，天线臂尺寸减小。
HFSS天线仿真实验报告
HFSS天线仿真实验报告半波偶极子天线设计通信0905杨巨U2009138922012-3-7半波偶极子天线仿真实验报告一、实验目的1、学会简单搭建天线仿真环境的方法，主要是熟悉HFSS软件的使用方法2、了解利用HFSS仿真软件设计和仿真天线的原理、过程和方法3、通过天线的仿真，了解天线的主要性能参数，如驻波比特性、smith圆图特性、方向图特性等4、通过对半波偶极子天线的仿真，学会对其他类型天线仿真的方法二、实验仪器1、装有windows系统的PC一台2、HFSS13.0软件3、截图软件三、实验原理1、首先明白一点：半波偶极子天线就是对称阵子天线。
2、对称振子是中间馈电，其两臂由两段等长导线构成的振子天线。
一臂的导线半径为a，长度为l。
两臂之间的间隙很小，理论上可以忽略不计，所以振子的总长度L=2l。
对称振子的长度与波长相比拟，本身已可以构成实用天线。
3、在计算天线的辐射场时，经过实践证实天线上的电流可以近似认为是按正弦律分布。
取图1的坐标，并忽略振子损耗，则其电流分布可以表示为：式中，Im为天线上波腹点的电流；k=w/c为相移常数、根据正弦分布的特点，对称振子的末端为电流的波节点；电流分布关于振子的中心店对称；超过半波长就会出现反相电流。
4、在分析计算对称振子的辐射场时，可以把对称振子看成是由无数个电流I(z)、长度为dz的电流元件串联而成。
利用线性媒介中电磁场的叠加原理，对称振子的辐射场是这些电流元辐射场之矢量和。
电流元I(z)dz所产生的辐射场为图2 对称振子辐射场的计算如图2 所示，电流元I(z)所产生的辐射场为其中5、方向函数四、实验步骤1、设计变量设置求解类型为Driven Model 类型，并设置长度单位为毫米。
提前定义对称阵子天线的基本参数并初始化2、创建偶极子天线模型，即圆柱形的天线模型。
其中偶极子天线的另外一个臂是通过坐标轴复制来实现的。
3、设置端口激励半波偶极子天线由中心位置馈电，在偶极子天线中心位置创建一个平行于YZ面的矩形面作为激励端口平面。
印刷振子天线结构的HFSS及MWS仿真分析
指导
参考文献
［１］ｌＫ墩，｛ＣＳＩ微波Ｉ：∥剖ＩＪ户仝１ ５》，电子科技人学山版社，２００４ ［２］Ａｎｓｏｆｔ ２００３ Ｊ｜』户通汛 ［３］｝兕斟：，；，矧１ ｆ５．伞形印捌偶阪子辐射单元研究．．第２期． ［４ Ｊ杨林 ｃ：＿｜：带【＿＝｜Ｊ删振Ｊ二的分忻与陵计．火控雷达技术，１９９６，２５（２）：５２｝ ［ｉ］Ｉｈ ｉ．…Ⅲｕ，…ｉ．［Ｊｉｕｌｉ Ｌ、｝Ｒｅｅｓ Ａ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ ＰｒＩｎｔｅｄ Ｄｉｐｏｌｅ ｗｉｔｈ ｔ ｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｂａｌｕｎ．
２５７
二．ＩＩＦＳＳ及ＭＷＳ概述
１．Ａｎｓｏｌ １ ＩＩＩ？ＳＳ（ＩＩｊｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ）软什 Ａｎｓｔ｝ｆｔ ｌｌＩ？ｓｓ赴美国Ａｎｓｏｆｔ Ｉ？司开发的－－Ｔｅｐ三维电磁场仿真软ｆｌ：，’卜的理论基础趋有限
元法，得剑的是频域解．ＨＦＳＳ住设汁各种辐射器及本征模问题方面擅氏。ＩＩＦＳＳ分析仿真任意 二维无源解构的高频电磁场，并直接得到特征阻抗、传播常数、Ｓ参数及｝Ｕ磁场、辐射场、天 线方向幽等结果。该软“：被Ｊ’‘泛的随＿Ｉ｛ｊ丁－请如天线、微波转换器、发射设备、波导器件、射 频滤波器币¨任意二维１ｒ连续性等复杂问题。目前．ｔｔＦＳＳ晟新的版本是ｔｔＦＳＳ９．２。
Ｈ｝＿＇ｓｓ具有以ｌ、特点：１）强人的绘图功能，与ＡｕｔｏＣＡＤ完全兼容，完全集成ＡＣＩＳ ｆ卉｜态建 模器。：’，蛳：｝‘¨椭投术：姊：带快适率扫描、超宽带插值扫频、离散扫掘：３）最优设计解决 方棠．ＩＩＦ～ｓ乏¨越Ｊ、ｎ０儿仃ｉｔ！求和匹放功能的宠：语言。这使得圳户可将Ｊ Ｌ波计过科亡｜动化和 完成包ｊ：‘；多数化讣忻、优化、改“ｆＩ”究等的先进仿真。
偶极子天线实验报告
偶极子天线实验报告一、引言偶极子天线是一种常见的无线通信天线，广泛应用于无线电通信、雷达系统、卫星通信等领域。
本实验旨在通过实际操作，验证偶极子天线的工作原理和性能。
二、实验目的1. 了解偶极子天线的基本原理和结构；2. 掌握偶极子天线的调整方法和性能测试；3. 分析偶极子天线的辐射特性，并比较不同参数对天线性能的影响。
三、实验器材1. 偶极子天线；2. 信号源；3. 高频信号发生器；4. 示波器；5. 电源。
四、实验步骤1. 搭建实验平台：将偶极子天线固定在天线架上，并将信号源与天线连接。
调整天线的位置和方向，使其与信号源保持最佳匹配。
2. 测量天线增益：通过改变信号源的频率，测量天线在不同频率下的增益，并绘制增益-频率曲线。
3. 测量天线辐射方向图：将天线固定在水平方向上，通过旋转天线架，测量天线在不同角度下的辐射功率，并绘制辐射方向图。
4. 测量天线阻抗：将信号源与示波器连接，测量信号源输出和天线输入之间的阻抗，并计算天线的输入阻抗。
5. 调整天线参数：根据实验结果，调整天线的长度、宽度等参数，观察天线性能的变化。
五、实验结果与分析1. 实验结果：根据实验数据，绘制了天线增益-频率曲线，得出天线在特定频率范围内具有较高的增益。
实验数据还显示，天线在水平方向上具有较好的辐射特性，辐射范围较宽。
通过调整天线的参数，可以进一步优化天线性能。
2. 实验分析：偶极子天线的增益与频率有关，通常在某个特定频率下具有最大增益。
这是因为天线的长度和频率之间存在共振关系，只有在共振频率下，天线才能有效地辐射和接收电磁波。
而在共振频率附近，天线的增益会显著下降。
天线的辐射方向图描述了天线在不同方向上的辐射功率分布。
通过测量不同角度下的辐射功率，可以绘制出辐射方向图。
一般来说，偶极子天线的辐射方向图呈现出较为均匀的辐射特性，在水平方向上具有较好的辐射范围。
天线的阻抗是指天线输入端的电阻和电抗之和。
通过测量信号源输出和天线输入之间的阻抗，可以了解天线的阻抗匹配情况。
频率选择表面HFSS报告
频率选择表面设计背景频率选择表面（Frequency Selective Surface，FSS）是一种二维周期性结构，可以有效地控制电磁波的反射与传输。
目前FSS的应用十分广泛，可用于反射面天线的负反射器以实现频率复用，提高天线的利用率；也可以用于波极化器、分波数仪和激光器的“腔体镜”，以提高激光器的泵浦功率；还可以用于隐身技术，应用设计的雷达天线罩能够有效地降低雷达系统的雷达散射界面。
设计原理FSS是一种而为周期排列的阵列结构，本身不能吸收能量，但是却能起到滤波的作用。
通常有两种形式，以后总是贴片型，是在介质衬底层上周期性地印上规则的导体贴片单元组成金属阵列；另一种是孔径型，是在很大的金属屏上周期性开孔的周期孔径结构。
这两种结构都可以实现对电磁场的频率选择作用和极化选择作用，对于谐振情况下的入射电磁波，这两种阵列分别表现出全反射（单元为导体贴片）、全透射（单元为缝隙、孔径），它们也被分别称为带阻型FSS和带通型FSS。
频率选择表面的频率选择特性主要取决于写真单元的形式、单元的排布方式以及周围戒指的电性能。
FSS的基本结构如图5-3-1所示，上下层为介质层，中间层为金属层，金属层也可以位于介质层的上下面上。
1.基本的偶极子或缝隙形式的频率选择表面FSS的两类基本形式是导线阵列和缝隙阵列，如图5-3-2所示。
介质基板PECε1 μ1ε2 μ2图5-3-1 FSS的基本结构如图5-3-2（a ）所示的谐振偶极子的阵列作为带阻滤波器，不能通行偶极子谐振频率的波，但可以通行高于和低于谐振频率的波。
与之互补的在理想导电片上的缝隙阵列，如图5-3-2（b ）所示，用作带通滤波器，可通行等于缝隙谐振频率的波，但拒绝较高和较低频率的波。
两种情况的传输系数图如图5-3-3所示。
2. 其他形式的频率选择表面单元形状各种各样的FSS 单元形状都是从最基本的直偶极子单元开始的。
现在讲偶极子单元分成四类，分别为：（1） “中心连接”或“N-极子”单元。
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专业通信工程年级2011 级姓名毛佳雯学号1116428042指导老师评分一、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重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，偶极子天线臂，微带巴伦线，微带传输线，见图1。
天线各部分结构尺寸的初始值见表1。
图1印刷偶极子天线结构图（顶视图）。
表1印刷偶极子天线关键结构尺寸初始值。
批注[y1]:实际报告撰写中，表格应手动编制，不允许直接截图。
三、建模和仿真步骤1、新建 HFSS 工程，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。
半波偶极子天线的HFSS仿真设计说明
半波偶极子天线的HFSS 仿真设计一、实验目的:1. 以一个简单的半波偶极子天线设计为例，加深对对称阵子天线的了解；2. 熟悉HFSS 软件分析和设计天线的基本方法及具体操作；3. 利用HFSS 软件仿真设计以了解半波振子天线的结构和工作原理；4.通过仿真设计掌握天线的基本参数：频率、方向图、增益等。
二、实验步骤：本次实验设计一个中心频率为 3GHz 的半波偶极子天线。
天线沿着 Z 轴放置，中心位于 坐标原点，天线材质使用理想导体，总长度为 0.48入，半径为 入/200。
天线馈电采用集总端口激励方式，端口距离为 0.24mm,辐射边界和天线的距离为 入/4。
1、添加和定义设计变量参考指导书，在 Add Property 对话框中定义和添加如下变量：确定 取消2、 设计建模1) 、创建偶极子天线模型首先创建一个沿Z 轴方向放置的细圆柱体模型作为偶极子天线的一个臂， 其底面圆心坐标为(0, 0, gap/2 ),半径为dip_radius ，长度为dip_length ，材质为理想导体， 模型命名为Dipole ，如下：Properties: dipole - HFSSDesignlLocal Vari ibles<F V^lutOpUrniEitionL Tuning「Sfens iti 审ityC SthtistiewN ：=jTieV ：=L L U 6 Uni t Evaluatmd VialueType Descrip tian. Re id - only Mi ddenlajTibda 100 mmlOCtaaDesignlength 0. 48*lajnbdaWdip.ltncih dip_radius 0 24mmDU rad_r adius rad hei gh tl«n<Ui/2-ctpZ2lwbda/200空 0.5Mdlip_r adi us+l ：Eunb dW 4 dlip 1 ength+ gap/2+1 ambda/10Add Arra.y i .. 25.5«m34RemoveDesi gutDtsi 口 Btiicri Sesi r Design Designrrrrrr厂厂厂厂厂厂彳 Show Mi ddanProperties dipale - HFSSDesignl - ModelerMame Vftlue Uni t Evaluated Valu*DeEeription Read-onlyNsmerrrrrrrrMat er i al■Y ■ pecSolve Ins i de r__Or i mrit at i on GloKalModel FDi spl^y ViriftfrMi*rColor阳讥Tr ：=LTLEP ar en t0 1Show Hi ddenrProperties: dipole - HFSSDesignl - ModelerCoffimkhdNwi«Vain* Ua.it Evflluittdl Vtlut Outer lip tigCrttltCylifidtrCa&rdi.h*t* Systti910btlCenlAr Fosi Omn j Dnm <君觀/2Omm $ Dmm # D. 12MA KIS zRa^j UE di p_r axli us.0. 5wnHeight d.ip_l&ngt.L23. BSmrtNumber of Se^enls00然后通过沿着坐标轴复制操作生成偶极子天线的另一个臂。
印刷偶极子天线FSS仿真研究报告
印刷偶极子天线设计及振子长度对天线特性影响的研究温州大学 愚 公2012年10月20日一、 所用仪器1、装有windows XP系统的PC一台2、HFSS10.0仿真软件二、 操作步骤1、设计变量设置求解类型为Driven Model 类型，并设置长度单位为毫米。
定义对称偶极子天线的基本参数并初始化，如下表。
2、创建印刷偶极子天线模型如图。
其中另外一个臂是通过坐标轴复制来实现的。
过程省略。
3、设置端口激励印刷偶极子天线由中心位置馈电。
4、设置辐射边界条件要在HFSS中计算分析天线的辐射场，则必须设置辐射边界条件。
这里创建一个长方体设置为辐射边界条件。
5、外加激励求解设置设计的印刷偶极子天线的中心频率在2.45G Hz，同时添加2.0G Hz ~3.0G Hz频段内的扫频设置，扫频类型为快速扫频。
三、 实验结果1、回波损耗S11回波损耗回波损耗是电缆链路由于阻抗不匹配所产生的反射，是一对线自身的反射，是天线设计需要关注的参数之一。
HFSS10.0的设置方法与HSFF13有较大区别，具体步骤如下面三个图所示：其余各项结果的输出基本类似。
以下不再赘述。
图中所示是在2G Hz ~3 G Hz频段内的回波损耗，设计的印刷偶极子天线中心频率约为2.45G Hz。
2、电压驻波比VSWR电压驻波比VSWR,是指驻波的电压峰值与电压谷值之比。
由图可以看到在2.45GHz附近时，电压驻波比约为1.1，说明此处接近行波，传输特性比较理想。
3、smith圆图史密斯圆图是一种计算阻抗、反射系数等参量的简便图解方法。
采用双线性变换，将z复平面上。
实部 r=常数和虚部 x＝常数两族正交直线变化为正交圆并与：反射系数|G|=常数和虚部x＝常数套印而成。
图中所示的输入阻抗分别为实部和虚部，在中心频率 2.45GHz时，归一化输入阻抗为0.998‐j04,折合49.9‐j2，呈弱电容性。
4、输入阻抗传输线、电子电路等的输入端口所呈现的阻抗。
偶极子天线特性实验报告
偶极子天线特性实验学号：10329060 姓名：林斋帆 2010光信二班合作人：王贝珊实验日期：2013/4/11一、实验目的1、理解半波偶极子天线的基本功能2、测量半波偶极子天线E面得辐射模式3、测量半波偶极子天线H面的辐射模式二、实验原理图1所示的是半波偶极子天线的结构模型和电流分布图。
在图a中，总长度是半个波长，图b中，电流的分布为在馈点值为最大，在两端点值为0。
a) 结构图 b)电流分布图1 半波偶极子天线的结构模型和电流分布图半波偶极子天线是一种谐振天线，它的输入阻抗为 70+j0Ω 。
电流流过Z轴，分布由公式（1）进行计算：I(z)=I0sin[k(λ4−|z|)]（1）其中馈电电流大小为10，端点的大小为0。
电流引起的辐射电场为：Eθ(θ)=jωμ2I0k∙e−jkr4πrF(θ)（2）波函数从公式（2）到下面的公式（3）中：F(θ)=Eθ(θ)E MAX=cos[(π2⁄)cosθ]sinθ（3）功率的计算公式如下：P(θ)=|F(θ)|2={cos[(π2⁄)cosθ]sinθ}2（4）根据公式（4）可绘出下面的辐射图。
电流从南边流向北，沿着Z轴的正方向。
在这个图中，最大辐射发生在θ=±90°的方向上，而在θ=0°，180°的方向上没有辐射。
图2 半波偶极子天线辐射模式在试验中使用的半波偶极子天线有两种：914.5125MHz（将略写成914MHz）和2.45GHz，其波长大小分别为328.04mm和122.45mm。
为了去掉天线输入阻抗中的电抗部分，我们只需使天线的长度稍短于半个波长即可，这个比率称为天线的缩短比例。
还有，如果将天线印刷在绝缘的电路板上，由于绝缘的原因也将导致其性质会有一定的变化趋势。
特别的，绝缘板引起的比例变化将使天线的有效波长减小从而导致天线的尺寸相比于在开阔场地要小一些。
根据相对绝缘比例，波长的缩减比例大小如下所示：λeff=0√ε（5）其中，λ0表示在开阔场地的波长大小，λeff代表有效波长。
实验一、半波偶极子天线的仿真设计
实验一、半波偶极子天线的仿真设计一、设计目标设计一个半波偶极子天线，其中心工作频率为3.0GHz左右，回波损耗S11的10dB带宽大于300MHz,并给出天线的仿真模型和仿真结果（S11、VSWR、Smith圆图、输入阻抗、E面增益方向图和三维增益方向图）。
二、设计步骤1、添加和定义设计变量：将天线的相应变量定义好，如图：2、创建偶极子天线模型先建立一个圆柱体模型，作为偶极子天线的一个对称臂，再利用复制操作，生成偶极子天线的另外一个对称臂，如图：并设定好坐标参数：3、设置端口激励将工作平面设置成YZ平面，并创建矩形激励：端口阻抗设为73.2ohm，积分线从下边缘中点到上边缘中点。
4、设置辐射边界条件先创建辐射边界的圆柱体（把当前工作面设置为xy平面），并把圆柱体的名称设置为“Rad_air”，材质设置为“air”，颜色设置为浅蓝色蓝，透明度（Transparent）设置为“0.8”，圆柱体底面的圆心坐标为（0mm，0mm，-rad_height），半径为rad_radius，高度为2*rad_height。
再设置辐射边界条件，选中该圆柱体模型，单击鼠标右键，选择【Assign Boundary】→【Radiation】命令，会弹出辐射边界条件的对话框，选择“Radiating Only”，单击OK按钮，把园柱体模型“Rad_air”的表面设置为辐射边界条件。
5、求解设置先设置求解频率和网格剖分，选择主菜单【HFSS】→【Analysis Setup】→【AddSolution Setup】命令,打开Solution Setup对话框;在该对话框中，SolutionFrequency项输入求解频率3.0GHz,Maximum Number of Passes项输入最大迭代次数20，Max Delta S项输入收敛误差0.02，其他保持默认设置不变，然后单击确定按钮，退出对话框，完成求解设置。
再设置扫频，选择主菜单【HFSS】→【Analysis Setup】→【Add Frequency Sweep】命令,会弹出Select a Solution Setup对话框，在该对话框中选择Setup1,单击OK按钮;随之会弹出Edit Frequency Sweep对话框,在该对话框中，Sweep Type项选择扫描类型为Fast;在Frequency Setup栏，Type项选择LinearStep;Start项输入2.5GHz;Stop项输入3.5GHz;Step项输入0.01GHz;其他项都保留默认设置不变，最后单击对话框确定按钮，完成设置，退出对话框。
2024-印刷偶极子天线设计
在Layout中绘制天线
将设计的层 面改为cond ，重复上面 的设计，完 成对于顶层 cond的设计 ，可以得到 右图：
图中，红色是对应cond层〔顶层〕，黄色对应 cond2〔底层〕，下面在顶层与底层之间加上一个 通孔
在Layout中绘制天线
下面在cond与cond2层之间加 一个通孔〔Via〕，选择层为 ：
同样，点击鼠标右键的 “measure〞，可以测量 相对尺寸，如右图：
在Layout中绘制天线
完成对底层cond2的全部设计，如以下图中
在Layout中绘制天线
选择： Option=>Layers, 将cond2的Shape Display由filled 改为outlined， 这样便于测量尺 寸。可得右图：
在Layout中绘制天线
由于我们设计的 是双面天线，在 一个介质板上贴 有上下两层，上 层为馈线，下层 为偶极子天线和 地板。
首先设计底层， 选择cond2，如图
在Layout中绘制天线
由于我们设计的矩形天 线，所以我们选择 ，然后在窗口中选择一 点，开始画矩形，矩形 大小的控制可以看右下 角的右边的坐标，它表 示相对位置的距离。
加通孔，因为是圆形 的通孔，所以选择 ， 如以下图中：
这样就完成了天线尺寸的根本设计。
层定义
这是至关重要的一步。 由Momentum=>Substrate=>Create/Modify，进入层定义 对话窗口。作如下设置： 将地面GND的边界由Closed改为Open〔1〕，然后点击左 下角的Add，增加一层Alumina_0〔2〕，并且把这一层重 新定义如下所示〔3〕，即跟上面的FreeSpace定义完全 一样，重新命名为FreeSpace_bottom，当然命名为其他 名字也是没有问题的。这样上下形成了对称的结构。最 后定义Alumina中的各个参数，即定义Real为4.6，Loss Tangent为0.018〔4〕，表示损耗正切为0.018。我们需 要的天线的层结构如以下图中所示：
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。
基于HFSS的偶极子天线设计与仿真
实验三：基于HFSS的偶极子天线设计与仿真
学号：2 姓名：陈文观
一、实验目的
1、熟悉HFSS仿真环境及仿真过程；
2、掌握天线相关参数，相关概念；
3、掌握偶极子天线结构，建模方法；
4、根据仿真结果，进行相关分析研究。
二、实验内容
设计一个中心频率为3GH的半波偶极子天线，其HFSS设计模型如图所示。
天线沿z轴方向放置，中心位于坐标原点，天线材质使用理想导体，总长度为0.48λ，半径为λ/200.天线馈电采用集总端口激励方式，端口距离为0.24mm，辐射边界和天线的距离为λ/4.
根据仿真结果求天线的回波损耗、驻波比、Smith圆图、输入阻抗和方向图。
变量含义变量名变量初值(mm)
工作波长lambda 100
天线总长度length 0.48Xlambda
端口距离gap 0.24
单个极子长度dip_length length/2-gap/2
天线半径dip_radius lambda/200
辐射边界圆柱体半径rad_radius dip_radius+lambda/4
辐射边界圆柱体高度/2 rad_height dip_length+gap/2+lambda/10
三、实验步骤
新建工程
设计建模，按上表数据进行建模求解设置
设计检查和运行仿真计算
看运行结果进行截图
四、结果分析
截图仿真结果，并简单分析结果
五、实验收获与体会
按实验指导进行操作，正常情况下都可以得到预期的实验效果。
印制偶极子天线单元的仿真设计
印制偶极子天线单元的仿真设计
周伟华
【期刊名称】《现代电子》
【年(卷),期】2000(000)003
【摘要】介绍了用于雷达阵列天线的印制偶极子天线单元的计算机仿真设计。
该单元设计源自ＢｒａｉｎＥｄｗａｒｄ和ＤａｎｉｅｌＲｅｅｓ所做的工作。
本文利用ＡｎｓｏｆｔＨＦＳＳ软件对该单元进行了仿真，然后仿真结果与测量结果进行了比较。
【总页数】5页(P52-56)
【作者】周伟华
【作者单位】华东电子工程研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN957.2
【相关文献】
1.V形地平面反射结构新型印制偶极子天线 [J], 范志广;冉立新;陈抗生
2.基于高频结构仿真器和神经网络的双面双频宽带偶极子天线设计 [J], 南敬昌;桑百行;高明明
3.虚实结合的偶极子天线仿真实验设计与教学实践 [J], 谭立容;袁迎春;张照锋;王抗美
4.印制偶极子天线单元的仿真设计 [J], 周伟华
5.应用XFDTD对平面扇形偶极子天线的仿真与设计 [J], 马岩;郑为
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印刷偶极子天线设计及振子长度对天线特性影响的研究
温州大学 愚 公
2012年10月20日
一、 所用仪器
1、装有windows XP系统的PC一台
2、HFSS10.0仿真软件
二、 操作步骤
1、设计变量
设置求解类型为Driven Model 类型，并设置长度单位为毫米。
定义对称偶极子天线的基本参数并初始化，如下表。
2、创建印刷偶极子天线模型如图。
其中另外一个臂是通过坐标轴复制来实现的。
过程
省略。
3、设置端口激励
印刷偶极子天线由中心位置馈电。
4、设置辐射边界条件
要在HFSS中计算分析天线的辐射场，则必须设置辐射边界条件。
这里创建一个长方体设置为辐射边界条件。
5、外加激励求解设置
设计的印刷偶极子天线的中心频率在2.45G Hz，同时添加2.0G Hz ~3.0G Hz频段内的扫频设置，扫频类型为快速扫频。
三、 实验结果
1、回波损耗S11
回波损耗回波损耗是电缆链路由于阻抗不匹配所产生的反射，是一对线自身的反射，是天线设计需要关注的参数之一。
HFSS10.0的设置方法与HSFF13有较大区别，具体步骤
如下面三个图所示：
其余各项结果的输出基本类似。
以下不再赘述。
图中所示是在2G Hz ~3 G Hz频段内的回波损耗，设计的印刷偶极子天线中心频率约为2.45G Hz。
2、电压驻波比VSWR
电压驻波比VSWR,是指驻波的电压峰值与电压谷值之比。
由图可以看到在2.45GHz附近时，电压驻波比约为1.1，说明此处接近行波，传输特性比较理想。
3、smith圆图
史密斯圆图是一种计算阻抗、反射系数等参量的简便图解方法。
采用双线性变换，
将z复平面上。
实部 r=常数和虚部 x＝常数两族正交直线变化为正交圆并与：反射系数|G|=常数和虚部x＝常数套印而成。
图中所示的输入阻抗分别为实部和虚部，在中心频率 2.45GHz时，归一化输入阻抗为0.998‐j04,折合49.9‐j2，呈弱电容性。
4、输入阻抗
传输线、电子电路等的输入端口所呈现的阻抗。
实质上是个等效阻抗。
只有确定了输入阻抗，才能进行阻抗匹配。
图中所示的输入阻抗分别为实部和虚部，在中心频率2.45GHz 时，输入阻抗约为50‐j2，呈弱电容性。
与SMITH园的显示结果基本一致。
5、xoz方向图
方向图是方向性函数的图形表示，他可以形象描绘天线辐射特性随着空间方向坐标的变化关系。
辐射特性有辐射强度、场强、相位和极化。
通常讨论在远场半径为常数的大球面上，天线辐射（或接收）的功率或者场强随位置方向坐标的变化规律，并分别称为功率方向图和场方向图。
天线方向图是在远场区确定的，所以又叫远场方向图。
电场方向图：
由图可以看到，电场方向以Z轴为对称轴，在XOY平面上电场最强，且沿四周均匀辐射。
但沿着Z轴方向电场强度很弱，‐10db夹角为‐10~170度。
7、三维增益方向图：
天线的三维增益图如下，不赘述。
8、优化单极子长度
设置单极子长度变化范围为21‐23mm，三角翼高度为6‐14mm。
回波损耗对比图如下：
可见当振子长度为21mm毫米、三角翼高度为6mm时，中心频率最接近2.45G，且天线增益最大。