HFSS超薄宽带天线技术研究

菜单

摘要本文主要采用HFSS15对经过经过频率重构合成的三个微带矩形贴片天线进行仿真研究。本次毕业设计针对安装在飞机侧面的定向天线进行研究，利用微带天线频率可重构技术解决传统天线体积过大不适合机载以及传统天线受飞机影响大的问题。我们充分利用掌握的技术减小天线尺寸并拓展频带带宽使得达到超薄超宽带的现实意义。我们希望寄托于研究出新型机载超薄宽频带定向天线，使得能够实现天线与飞机侧面共形，且具有宽频带和宽波束的特性。通过仿真和反复调试得到的回波损耗三维增益图等数据，并且通过所得到的数据对原有模型进行修改以获取更好的性能。42166

关键词超薄超宽带天线可重构技术加载技术

毕业论文设计说明书外文摘要

Title Study on Ultrathin Broadband Antenna Technology

Abstract

This study is a simulation of micro-strip rectangle patch antenna using HFSS15. This graduation project is about directive antenna installed in the side of the plane. The traditional antenna is too large for plane and easily affected by plane. This study uses micro-strip antenna frequency reconfigurable technology to fix the problem. We make the best of reported technology to reduce the size of antenna and expand the band to achieve the perfect performance. We hope to develop the new ultrathin broadband directive antenna. Meanwhile, the new antenna has the features of broadband and wide beam. We collect data like three-dimensional gain pattern， return loss to modify the original model to improve antenna performance.

Keywords ultrathin, ultra-wideband, antenna, reconfigurable technology, loading technique

1 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2本文内容及安排 2

2 现有技术调研 3

2.1 微带天线小型化技术 3

2.2 微带天线宽频化技术 6

2.3 频率可重构技术 10

3 超薄宽带可重构天线的构建 12

3.1 创建超薄宽带可重构天线模型 12

3.2 扫频设置 17

3.3 检查并运行计算仿真 17

4 超薄宽带可重构天线的仿真分析 18

4.1 高频工作模式 19

4.2 中频工作模式 25

4.3 低频工作模式 29

结论 35

致谢 36

参考文献37

1 绪论

人们可以利用诸多自然界的资源，但这些资源有些是有形的诸如煤矿、钢铁等，有些资源是看不见摸不着的，但这并不影响它们的重要性，电磁频谱就是其中之一。为了利用电磁频谱这一无形的资源，我们需要研发出各式各样的工具去开发、利用它，天线就是其中极为重要的一个。它的功能是将传输线的导波转化为可以在自由空间中传播的无线电波。关于天线的研究可以追溯到1842年，Joseph Henry在普林斯顿大学所进行的第一次辐射试验。22年后，麦克斯韦发表了在电磁学发展史上具有里程碑意义的麦克斯韦方程组，完美地将电场和磁场统一于电磁理论。麦克斯韦方程组也是后续电磁理论应用发展的基石，无线电、电视、雷达等设备的发明与存在都归功于麦克斯韦的理论工作。在如上的设备中，至关重要的微波元器件之一就是天线。早期的天线由于信号源的频率限制，体型较大。在二次世界大战之前，诸多微波元器件比如微波调速管、磁控管信号发生器等发展开来，促使了天线的发展。

在天线家族众多的成员中，微带天线具有很多优点，比如低剖面、小且轻、易于满足集成需求的特点，因此可以广泛用于各种通信场合。但是微带天线也被一些性能因素限制，诸如频带相对而言窄、品质因素相对其他天线高、其天线辐射效率低下等，也极大地限制了它的应用范围和发展进程。在研究微带天线的过程中，如何充分发挥其优势且改善缺陷是微波通信领域非常重要的研究方向。