HFSS的微带单极子“美化 ”天线

移动通信期末论文

题目：基于HFSS的微带单极子“美化”天线姓名：欧阳倩

学号： 20131060189

序号： 33号

专业：通信工程

指导老师：申东娅

2016年6月30日

基于HFSS的微带单极子“美化”天线

摘要

单极子天线或称为直立天线是垂直于地面或导电平面架设的天线，已广泛应用于长、中、短波及超短波波段。半波偶极子天线和单极子天线是迄今为止应用较广泛的天线。利用镜像原理，引入接地面可以将半波偶极子天线的长度减少一半，即1/4波长单极子天线。这类天线所需成本极低，而且结构和加工都很简易，是目前为止众多学者的研究方向。本文首先介绍了微带单极子天线的基本原理及其结构，然后利用HFSS12.0仿真软件对微带单极子天线进行了仿真与美化。通过观察S参数图，确定了天线大致的谐振点和带宽，研究天线的性能与激励端口尺寸之间的关系，还研究了天线接地面面积与天线性能之间的关系，并找出最佳参数，设计出符合要求，性能完好的超宽带“美化”天线。

关键词：天线微带单极子天线 HFSS 美化天线

Abstract：Monopole antenna or antenna is called vertical or perpendicular to the conductive ground plane antenna erected ,it has been widely used in long, medium and short wave and VHF bands. Half-wave dipole antenna and monopole antenna is far more extensive application of the antenna. By using the image theory, the introduction of the ground plane can reduce the length of the half-wave dipole antenna half, a 1/4 wavelength monopole antenna. Such kind of antenna required very low cost and very simple structure and processing, is by far the research of many scholars. This paper introduces the basic principle and structure of the microstrip monopole antenna simulation software and then use HFSS12.0 microstrip monopole antenna simulation and beautification. By observing the S parameter diagram, determine the relationship between the antenna resonant point substantially and bandwidth, performance and study of antenna size between stimulus port, also studied the relationship between surface area and the antenna connection between the antenna performance and find the best parameters , designed to meet the requirements of good performance of ultra-wideband "beautification" antenna.

Keywords: Microstrip antenna Monopole antenna HFSS Beautification antenna

目录

第一章引言 (6)

第二章微带单极子天线 (6)

2.1 微带单极子天线的原理结构 (6)

第三章HFSS软件仿真 (7)

3.1 HFSS软件简介 (7)

3.2 仿真部分 (8)

3.3 初始模型 (8)

3.4 “第一次美化”后模型 (11)

3.5 “第二次美化”后模型 (12)

3.6 “第三次美化”后模型 (13)

3.7 最终模型 (13)

第三章结束语 (15)

参考文献 (16)

第一章引言

单极子天线十几年发展迅速，随着其技术的改进，使得单极子天线在实际生活中应用越来越广。

目前，为了满足现在通讯设备，科研和天线的朝向几个方面发展，即，体积小，宽带和多波段操作，只能控制模式的需求。随着电子设备的集成的不断增加，通信设备的体积越来越小，这就要求其自己的天线尺寸尽可能微小。在不损害天线增益和效率的前提下，同时减小天线的尺寸，这是一个艰巨的任务。提高电子设备的集成度，经常需要在一个宽的频率范围内的天线可以支持两个或更多的无限服务，宽带和多频带天线可满足这些需求。

单极子天线因其辐射能力强、波长短、高度低、结构简单、易于使用、携带方便、牢固可靠，常被用于制作无线局域网的天线系统。单极子天线不算天线家族的鼻祖，事实上，它产生于水平天线之后。由于水平天线的长波和中波波段，波长较长，天线的架设高度受到限制，受地面的影响，天线的辐射能力弱，而且在此波段主要采取地面传播，造成水平极化波的衰减远大于垂直极化波。为了解决上面的问题人们在长波与中波波段主要适用垂直地面的直立天线，即单极子天线。

所谓“美化天线”，也可称为“伪装天线”，即在不增大传播损耗的情况下，通过各种手段对天线的外表进行伪装、修饰来达到美化的目的，既美化了城市的视觉环境，也减少了居民对无线电磁环境的恐惧和抵触，同时也延长了天线的使用寿限，保证通信的质量。

第二章微带单极子天线、

2.1 微带单极子天线的原理结构

半波偶极天线是基本天线，具有结构简单的特性，它是迄今为止使用最广泛的天线中的一种。如果以地面为平面，形成镜像关系，就可以将半波偶极天线大小进行削减，于是只需要比波长小四倍的天线即可，于是就形成了单极子天线[1]，其结构如下图一所示：