微带天线仿真
UHF双馈点微带陶瓷天线仿真及设计
１引 言 射 频 识 别 ＲＦＩＤ（ Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技
术 是 物 联 网 关 键 技 术 之 一 。 通 过 电磁 波 信 号 识 别 特 定 目标 上 的 电 子 标 签 并 读 写 相 关 数 据 ， 无 需 识 别 系 统 与 特 定 目标 之 间 建 立 机 械 或 光 学 接 触 的 一 种 无 线 通 信 技 术 。 随 着 射 频 识 别 技 术 的快 速 发展 ，阅读器 的体 积被 做得越 来越 小，而影 响体积 的重 要 因 素 之 一 是 其 中 的 天 线 体 积 。 一 般 微 带 天 线 是 由表 面 贴 片 、 介 质 基板 、接 地板 所构成 。通过 微带线 或者 同轴 探针 馈 电。尽 管微 带 天 线 概 念 可 以 追 溯 到 １９５３年 ，然 而 直 到 １９７０年 才 被 开 始 广 泛关注 。由于其具有低剖面 、易于安装在 平面或者非平面表面 、 结 构简 单 、生 产成 本 低 廉 、机 械 强 度 大 等 优 点被 广 泛运 用 在 ＲＦＩＤ系统 中。本 文根据微带天线 的分析方法 ，采用 ＨＦＳＳ仿真软 件 对 设 计 并 加 工 以 ９２１ＭＨＺ 为 中 心频 点 的 陶 瓷 天 线 ， 由于 陶 瓷天 线 实 现 圆极 化 的 方 法 很 多 ， 例 如 单 馈 点 通 过 切 角 、 缝 隙 法 ： 多 馈点 法。本文采用 双馈点实现 圆极化 。并可 以在 ＲＦＩＤ阅读器 中 很 好 的工 作 。 ２微 带 天线 参数 分 析
ＨＦＳＳ是美 国 Ａｎｓｏｆｔ 公 司开 发 的一 款 采用 熟 悉 的 Ｗｉｎｄｏｗｓ 操 作 界 面 ， 高 性 能 全 波 电磁 场 对 任 意 ３Ｄ无 源 模 型 进 行 精 确 仿
利用ADS和HFSS仿真微带天线案例
利用ADS和HFSS仿真微带天线案例01矩形微带天线设计原理在工程上，微带天线采用传输模法设计，在PCB板上实现，如图1(a)所示：L是微带天线长边，电场正弦变化；W是其宽边，天线的辐射槽便是宽边的边沿；ΔL是由边沿电容引起的边沿延伸。
图1(b)给出其等效电路图，可看成源阻抗通过长为L+2ΔL的传输线与负载阻抗ZL 相连，其中ZS=ZL是辐射槽的阻抗；Zin是从输入端口位置的辐射槽向里看的输入阻抗，即不包含第一个辐射槽阻抗在内的输入阻抗。
由具有任意负载阻抗的一段传输线的输入阻抗公式可得（微波工程51页）：其中，Z0为宽度W的微带线的特性阻抗，β为传播常数。
谐振时，把(2)带入(1)式得到：Zs=Zin=ZL。
这也表明半波长线不改变负载阻抗。
ΔL、εe由以下两个式子确定。
其中，W为微带天线的宽边；h为介质板的厚度；εr为相对介电常数。
W值不是很关键，通常按照下面的式子确定：02矩形微带天线ADS仿真设计。
要求：PCB基片εr=3.5，厚度h=1mm，导体厚度T=0.035mm，工作频率3GHz，输入阻抗50Ω。
2.1 几何参数计算根据式（2）-（5）计算天线几何参数。
2.2 馈线设计、ADS LineCalc工具使用（1）启动LineCalc,如图2所示。
（2）Substrate Parameters 栏中，设置PCB参数；Component Parameters 栏中，设置频率；Electrical 栏中设置阻抗和电长度。
具体设置如下：相对介电常数Er: 3.5介质厚度H: 1mm导体厚度T：0.035mm工作频率Freq:3GHz特征阻抗Z0=50Ω电长度E_Eff:180°其他为默认值。
（3）设置完成后，将Physical 栏中W和L的单位改成mm，然后点击Synthesize 栏下的“向上箭头”按钮，在Physical 栏中得到馈线的宽度为2.219360mm，长度为30.162200mm。
基于微带阵列的天线设计与仿真
Ｇ ａｇｈｕＧ ａｇｏｇ５０ ４ ，Ｃ ｉａ ｕｎｚｏ ｕｎｄｎ ６ １ ｈ ） １ ｎ
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ：ｎ ｏ ｄ ｒ ｏｒ ａ ｈ ｔ ｅｈ ｇ ａｎ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｅ ｇ ｎ ｒ ｌ ｓ ｅ ａ ｒｙ ａ ｔｎ ａ ｕ ｈ ａ ｉ ｏ ａ ｔ Ｉ ｒ ｅ ｅ ｃ ｉｈ ｇ ｉ ｅｆ ｍａ ｃ ，ｗ ｅ ｅａ ｙｕ ｅ ｔ ｒａ ｎｅ ｎ ．Ｂ ｔ ｅｔ ｄ ｔ ｎ ｌａ － ｔ ｈ ｏ ｌ ｈ ｔ ｒ ｉ ｒｙ ａ ｔ ｎ ａ ｃ ｎ ｏ ｅ ｉｈ ｒｇ ｉ ｆ ｒｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ａ ｄ ｔｅ ｂ ｎ ｗ ｄ ｈ ｉ ｎ ｒｏ ｎ ｅ ｓｚ ｏ ｒ ｅ ｈｓ ｐ — ａ ｎ ｅ ｎ ａ ｎ ｔｇ ｔａｈ ｇ ｅ ａ ｎ ａｔ ｐ ｉ ａｉ ｈ ａ ｄ ｉ ｔ ｓ ａ ｒｗ ａ ｄ ｔ ｉｅ ｉ ｔｏ ｌ ｇ ．Ｔ ｉ ａ ｅ ｍｉ ｏ ｎ ｈ ｓ ａ
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ｔ ｅ ｉ ｕａｅ ａ ｄ ｏ ｔｍｉｅ ｔ ｅ ａ ｔｎｎ ｔ ｌｃｒ ｍａ ｎ ｔｃ ｓｍｕａ ｉｎ ｓ ｆｗａ ｅ Ｔｈ ａｎ ａ ｈ ａ ｄ ｄｈ ／ ｅ ｈ ｎ ｗｅ ｓｍ ｌｔ ｎ ｐ ｉ ｚ ｈ ｎｅ ａ ｗｉｈ ｅｅ ｔｏ ｇ ｅｉ ｉ ｌｔｏ ｏ ｔ ｒ ． ｅ ｇ ｉ ｎｄ ｔ ｅ ｂ ｎ ｗ ｔ ｉ ｉ ｒ
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(重要)ETC 系统5.8GHz 微带二元天线阵列设计与仿真
ETC系统5.8GHz微带二元天线阵列设计与仿真代玲玉1，张立华21. 武汉理工大学电信系，武汉（430070）2. 总装驻3303厂军事代表室，武汉（430200）E-mail：sunlit1986@摘要：本文介绍了几种常用的天线，简要分析微带贴片天线工作原理，设计一种适用于ETC系统的工作在5.8GHz的微带二元贴片天线阵列。
并通过Ansoft HFSS V9.2软件仿真分析，结合Smith V2.0进行阻抗匹配，得到天线的方向图、输入阻抗以及S参数，仿真结果较好，为实际天线制作与测试提供十分有价值的参考信息。
关键词：ETC系统；5.8GHz；微带二元天线阵；Ansoft HFSS V9.2；Smith V2.01 引言随着社会的高速发展，交通阻塞、拥挤现象日趋严重，各国家利用电子、通信等高新技术来改造现有道路运输系统和管理体系，依此来大幅度提高路网通行能力和服务质量。
ETC(Electronic Toll Collection)即电子不停车收费系统，是一种用于道路、大桥和隧道的电子收费系统。
使用该系统，车主通过收费站时不需要停车，耗时不到两秒，该收费通道的通行能力是人工收费通道的5到10倍。
ETC系统通过安装于车辆上的车载装置和安装在收费站车道上的天线之间进行无线通信和信息交换。
车辆自动识别技术是其中最重要的技术，采用工作波段在5.8GHz的微波非接触式ID卡来完成识别工作，而天线是实现该项技术的重要元件。
其中采用Ansoft HFSSV9.2软件对所需天线进行仿真设计可以直观地看到天线的特性，减少很多工作量，进而更快更准确地设计出符合实际需求的天线[1]。
2天线天线的作用是把传输结构上的导波转换成自由空间波。
IEEE官方对天线的定义：“发射或接收系统中，经设计用于辐射或接收电磁波的部分。
”时变的电流和被加速的电荷都可以产生辐射，辐射产生的电磁能量能够在空间中传播。
天线能够定向辐射和接收电磁能量[2]。
一种新型双频微带天线的设计与仿真
Ａ ｓ ａｔ ｂｔ ｃ：Ｔｈｓｐｐ ｒ ｒｐ ｓｓａｎｗ ｕ ｌ ａｄｍｉ ｏｔｉ ａｔｎ ａｓｒｃｕｅｗｈｃ ａ ｐｒｔ ａ ／ ａ＆ Ｉ ｈｓ ｒ ｉ ａ ｅ ｏ ｏ ｅ ｅ ｄ ａ－ ｎ ｃ ｓｒ ｎｅｎ ｔｕｔｒ ｉ ｃｎｏ ｅａｅ ｔ ｘ Ｂ ｎ ｐ ｂ ｒ ｐ ｈ ｓ ｎｔｉ
０ 引
言
得到特定的工作特性。为使微带天线达到这个总 目标， 首
先是 选择 贴 片合 适 的几 何 形 状 ， 没 有 特 殊 要 求 的情 况 在
自上个世纪 ７ 年代中期 以来 ， ０ 微带天线 以其体积小 、 重量轻、 剖面低、 成本低、 制造工艺简单 、 易于与飞行器共
形 、 于实 现线 极化 或 圆极 化 、 于组 阵 等一 系 列优 点 Ｌ ］ 易 易 １ 得 到了 日 广泛 的应用 。如 今 ， 益 随着 微波 集 成技 术 的发 展 和空间技术 对低 剖面 天线 的迫 切需 求 ， 以及无 线 通 讯技 术 要求 收发设 备可 同时在 ２ 或 多个 频段 工 作 ， 带 天线 双 个 微 频段 技术得 到 了迅 速 发 展Ｌ。实 现 微 带 天 线 的双 频 段 工 ３ ］ 作 的传统方 法有 多片法 、 模单 片法 、 多 以及 加载单 片法 等 。 本文 引入 了一种新 型结 构 的双 频微 带 天线 ， 天线 可 该
下， 首选矩形贴片 ， 这是 因为矩形微带天线不仅设计简单 、
中图分类号：ＴＮ ８ ７ ２ 文献标识码 ：Ａ
(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。
实验七微带缝隙天线仿真设计
杭州电子科技大学
《通信天线实验》
课程实验报告
实验七 :微带缝隙天线仿真设计
微带缝隙天线仿真设计：
1.实验目的
1、了解微带缝隙天线的概念。
2、掌握MWO EM structure仿真方法。
3、掌握天线基本参数及优化设计方法。
2.实验内容
完成样例微带缝隙天线EM仿真设计。
1、创建 EM structure
2、建立 an enclosure
3、创建层
4、定义端口配置计算网格
5、观察电流密度和电场强度
6、观察smith圆图和方向图
7、执行频率扫描 (AFS)
8、将EM structure添加到原理图并仿真
3. 实验结果
（注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。
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2017微带天线实验讲义-本科
微带天线的HFSS 仿真一、实验目的微带天线由于其具有的诸多优点而得到广泛的应用。
它的介质基片厚度往往远小于波长，因此本身就实现了小型化。
与普通的微波天线相比，微带天线的剖面薄，体积小，重量轻；并且具有平面结构，可以制成和导弹、卫星等载体表面共形的结构；同时它的馈电网络可以和天线结构一起制成，便于印刷电路技术大批量生产；另外它能与有源器件和电路集成为单一的模件；而且便于获得线极化、圆极化，易实现双极化、多频段等多功能工作。
本次实验是利用HFSS 仿真一种简单的矩形贴片微带天线。
在四种不同厚度和介电常数的介质基片上，通过调整贴片的尺寸和馈电点位置实现这四个微带天线均在5.8GHz 附近工作，并讨论微带天线的各部分参数对其性能的影响。
二、实验原理常用的微带天线的辐射面积单元有矩形、圆形和三角形等，在相同相对介电常数和设计指标的前提下，无论从贴片的效率还是增益上，矩形微带天线都优于圆形微带天线，且结构简单，便于设计。
1、介质基片材料和厚度的选择微带天线设计首先要确定介质基片的材料和厚度h 。
常见的介质板有duroid （εr = 2.2）和氧化铝（εr = 10.2）为基片。
一般来说，通常按照下面的表面波抑制条件来选择基片，即h / λ0<0.09（εr ≈ 2.3的基片）和h / λ0 <0.03（εr ≈ 10的基片）。
辐射贴片的长度L 近似为/2g λ，g λ为介质内波长，其表达式为：0g λλ=0λ为自由空间波长，e ε为有效介电常数，e ε定义如下：1/21110(1)22r r e h Wεεε-+-=++。
由以上公式可以看出，贴片长度L 的值与基片的相对介电常数r ε和厚度h 也有着直接的关系。
2、单元宽度W 的选取当确定介质基板的材料和厚度以后，e ε的大小取决于W ，而单元长度 L 的大小又取决于e ε，所以应先确定贴片宽度W 。
单元宽度W 的大小影响着微带天线的带宽和效率。
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微带天线练习
微带天线
•微带天线尺寸描述
金属贴片–贴片尺寸
长度: len_x=31.1807 mm
宽度: len_y=46.7480 mm
–介质基板尺寸
长度: gnd_x=50 mm
宽度: gnd_y=80 mm
厚度:#h=2.87mm 厚度: #h 2.87mm
介电常数:#epsr=2.2
–地板尺寸
长度: gnd x=50 mm
介质基板g _宽度: gnd_y=80 mm
–馈源部分
长度: feed_x=8.9 mm, 直径: diam=1.3 mm 地板
•工作频率
–freq=3.0e+09 Hz
•目标
–分析该天线的远场方向图等
建立模型
•运行CADFeko创建新的项目文件Microstrip_Antenna •定义单位为mm
•点击Geometry \Add Variable定义以下变量–贴片部分
len_x=31.1807
l467480
len_y=46.7480
–地板和介质基板部分
gnd_x=50
g_
gnd_y=80
h=2.87
epsr=2.2
–馈源天线部分
feed_x=8.9
feed=89
diam=1.3
–公用变量部分
freq=3.0e+09
lambda=1000*c0/freq/sqrt(epsr)
–剖分部分变量
tri_len=lambda/12
fine_tri=lambda/16
fine tri=lambda/16
segl=lambda/15
segr=diam/2
建立模型
•点击图标创建矩形贴片–输入以下坐标
(-len_x/2,-len_y/2,0)
(_/,_y/,)
(-len x/2,len y/2,0)
(len_x/2,len_y/2,0)
(len_x/2,-len_y/2,0)
创建模型
•点击图标创建介质基片
•点击图标创建地板
•为了方便观察馈线
点击图标
再点击
点击OK
（注：Active需选中）
创建馈源天线
•点击图标创建馈源天线
–起点: (len_x/2-feed_x,0,0)
–终点: (len_x/2-feed_x,0,-h)
点击图标
取消选项恢复完整
馈源天线
•，取消Active 选项，恢复完整视图
定义介质属性
•创建介质参数sub，右键点击Media
•选择模型substrate点击Regions修改属性
几何模型布尔合并
•按住ctrl选择所有模型，点击进行布尔合并运算并把名按住ctrl选择所有模型点击
字改为ant
修正面元介质属性
•选择模型ant修改面元属性
在F中找到贴片面元和地板面元点击鼠标右键选择ti –在Faces中找到贴片面元和地板面元点击鼠标右键选择properties 在弹出的窗体Face properties中把其属性改为metal surface.
选中Local mesh
size把Mesh size改为fine_tri,由于电流在金属面上变化较为剧
size把Mesh size改为fine tri由于电流在金属面上变化较为剧烈，因此用更小的面元剖分金属面使结果更为精确。
•将Feed_line的Edge改名为Feed
将d l的d改名为d
求解设置
•添加激励，选择edges内的feed 线
设作频率q
•设置工作频率freq
网格剖分
•点击菜单Mesh\Create Mesh进行网格剖分
按ALT2进行Prefeko预处理并保存项目文件
•按ALT+2进行Prefeko预处理并保存项目文件
添加场
–填加XZ、YZ，3D远场场图分析
–
•按住ALT+2进行预处理保存
•按住ALT+3运行PostFeko进行源
和远场的检查
PostFeko 结果分析
PostFeko
•按住Alt+4进行Feko运算
•按住Alt+3运行PostFeko查看结果
按住Al3运行P F k查看结果
–由于EditFeko中第三个FF的结果没有写入输出文件，因此这里只有前两个FF的结果
PostFeko结果显示
•2D远场特性
统计结果
•点击图标查看分析结果(内存和计算时间)
DATA FOR MEMORY USAGE
Number of metallic triangles: 262 max. triangles:MAXNDR = 470 Number of dielectric triangles: 208
Number of FEM surface triangles: 0
Number of metallic segments: 1 max. segments: MAXNSEG = 1 Number dielectr./magnet. cuboids: 0 max. cuboids: MAXNQUA = 0 Number of tetrahedral elements: 0 max. tetrah.: MAXNTETRA= 0 Number of edges in PO region: 0 max. edges: MAXPOKA = 0 Number of wedges in PO region: 0 max. wedges: MAXPOKL = 0 Number of Fock regions: 0 max. Fock reg.:MAXFOGE = 0 Number of polygonal surfaces: 0 max. surfaces: MAXPOLYF = 0
max. corner p.:MAXPOLYP = 0
p
Number of UTD cylinders: 0
Number of metallic edges (MoM): 724 unknown: 724 max. edges: MAXNKA = 1295
0 unknown: 0 (magnet.)
Number of metallic edges (PO): 0 unknown: 0 (electr.) 0 (magnet.) Number of dielectric edges(MoM):343unknown:343(electr)
Number of dielectric edges (MoM): 343 unknown: 343 (electr.)
281 281 (magnet.)
Number of dielectric edges (PO): 0 unknown: 0 (electr.) 0 (magnet.) Number of edges FEM/MoM surface: 0 unknown: 0 (electr.)
0 0 (magnet.)
Number of nodes between segments: 0 unknown: 0 max. nodes: MAXNKNO = 12 Number of connection points: 2 unknown: 2 max. conn.: MAXNV = 10 Number of dielectric cuboids: 0 unknown: 0 max. cuboids: MAXNQUA = 0 Number of magnetic cuboids: 0 unknown: 0
Number of basis funct. for MoM: 1350 unknown: 1350 max. basisf. MAXNZEILE = 1640 Number of basis funct. for PO: 0 unknown: 0 max. basisf. MAXNKAPO 0 Number of basis funct for PO:0unknown:0max basisf MAXNKAPO=0 Storing the matrix and solving the linear set of equations in main memory (case 1)。