HFSS小型化圆极化天线研究(3)

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1．3 课题研究的意义

近年来，卫星导航技术越来越多的应用，使得影响导航性能的天线发展受到了关注。在本文中，会设计一种小型双频圆极化微带贴片天线，其工作频率为1.268GHz和1.575GHz。目前在导航系统中，天线大都使用贴片结构。由于设计的需要，天线的小型化越来越得到广泛的关注。用陶瓷片作为天线的介质基板已经运用到了GPS天线中，但是现行的基片还存在着许多的缺点，并不能很好的满足设计需求，使用起来也相对比较谨慎。除了采用高介电常数的陶瓷来减小天线尺寸以外，我们迫切需要运用其他的方法来减小天线的尺寸，同时降低制作难度和成本。本文将把天线的小型化作为重点，同时介绍微带天线、圆极化和双频的基本概念。论文网

1．4 Ansoft HFSS高频仿真软件的介绍

近年来，微波技术在各个领域得到了广泛的应用，主要应用在无线通信、雷达、卫星通信、射频识别以及微波环境遥感等领域。同时由于微波主要研究的是高频信号，使得分析变得复杂和抽象。因此，大家纷纷在微波电磁场提出了许多具有研究价值的研究方向。然而，这些课题往往是很复杂的，传统的低频电路的分析方法已经不再适用，这使得设计工作通常需要经过反复的设计、加工、调试过程才能得到令人满意的结果。为了缩短开发周期，软件工程师也开发了很多相关软件，并得到极大地推广。

Ansoft HFSS用户设计界面简洁直观，容易上手，具有功能强大的分析能力和处理功能，能够计算任意三维结构的S参数和分析其电磁场结构。也可以计算天线反射参数、增益、远场方向图、远场3D图和3dB带宽等多种电参量；可以绘制三维图形，包括球形场分量、圆极化场分量、极化特性和轴比等，使得抽象的电磁场得以具体化。使用HFSS可以完成的主要功能：解决基本电磁场辐射和边界问题；计算端口特征阻抗和传输常数。完成S参数和阻抗的归一化；得到结构的本征模或谐振解。

1．5 本文的主要工作与内容安排

本文大概回顾了微带天线的发展以及应用前景，比较系统地总结了微带天线的基本概念和微带天线的重要结构，同时，介绍了天线的小型化、天线的圆极化以及实现双频天线的方法等理论知识，利用Ansoft 公司的HFSS(High Frequency Structure Simulator)电磁仿真软件，设计了一种适合当前无线通信应用的具有双频特性的微带天线。文章的最后一部分对设计的天线做了简单地介绍，同时给出了详细的仿真、调试过程，也提出了设计中存在的不足及工作期望。

2 微带天线的基本理论

2．1 微带线概述

微带线是在一定厚度的介质板上覆盖一定的导体带，另一面作接地金属平板而构成的。微带线中主要有三种损耗：1、导体损耗，2、介质损耗，3、辐射损耗。微带线的上方为空气，下方为介质。由于具有较高的介电常数，因此大部分的场都集中在介质基片内，且分布在微带线和地板中间。虽然如此，但在介质区域内仍有场分布，因此微带线中不存在纯模。当频率太高时，微带中会激励起波导型横向谐振模式。其的截止波长为

(2.1)

0.4 是由边缘效应带来的等效宽度延伸量，而最低次模的截止波长为

(2.2)

此外，当微带尺寸设置不正确时，微带中还存在表面波，其最低次型表面波的截止频率没有下限，最低次表面波的截止波长为

(2.3)文献综述

上述波导模和表面波模称为微带的高次模，为抑制高次模的出现，微带尺寸的选择需满足如下条件