阵列天线设计与仿真资料
基于HFSS的4×24微带阵列天线的研究与设计
第５期基于ＨＦＳＳ的４×２４微带阵列天线的研究与设计３ＨＦＳＳ仿真设计结果及分析３．１ＨＦＳＳ仿真设计平台ＨＦＳＳ是Ａｎｓｏｆｔ公司推出的ｊ维电磁仿真软件，是世界上第一个商业化的三维结构电磁场仿真软件，业界公认的ｉ维电磁场设计和分析的电子设计工业标准。
ＨＦＳＳ软件拥有强大的天线设计功能，它可以计算天线参量，如增益、方向性、远场方向图剖面、远场３Ｄ图和３ｄＢ带宽。
绘制极化特性，包括球形场分量、圆极化场分量、Ｌｕｄｗｉｇ第三定义场分量和轴比。
使用ＨＦＳＳ可以计算：（１）基本电磁场数值解和开边界问题，近远场辐射问题；（２）端口特征阻抗和传输常数；（３）Ｓ参数和相应端口阻抗的归一化ｓ参数；（４）结构的本征模或谐振解。
而且，由ＡｎｓｏｆｔＨＦＳＳ和ＡｎｓｏｆｔＤｅｓｉｇｎｅｒ构成的Ａｎｓｏｆｔ高频解决方案，是目前唯一以物理原型为基础的高频设计解决方案，提供了从系统到电路直至部件级的快速而精确的设计手段，覆盖了高频设计的所有环节。
ｈｎｍ（ａ）矩形微带贴片模型（”２Ｘ４子阵形式图２插槽型微带贴片与子阵天线结构图３＿２阵列天线的整体仿真利用ＨＦＳＳ进行微波无源器件及电路的设计大体经过物理建模、给模型参数赋予初值、运行仿真、参数调整优化等步骤。
在进行计算机建模之前，需要经过详细的理论分析过程，利用微带天线工程设计的相关经验公式来确定相关尺寸数据，理论分析大体经历分析数据、全波仿真分析优化贴片尺寸、馈电网络设计等步骤。
利用ＨＦＳＳ软件对由ＲＣＬ馈电网络的２Ｘ４微带子阵进行了仿真，建立的互维物理模型如图３所示，通过数据后处理就可以得出全向电场方向图和全向增益方向图，分别如图４和图５所示。
按照阵列天线方向图叠加原理和模块化的设计方法，可以得出４×２４结构微带阵列天线的整体Ｅ面和Ｈ面方向图，如图６所示。
通过２ｘ４微带子阵的全向电场方向图和全向增益方向图可知，天线最大估计电场强度为５．５Ｖ，天线最大估计增益为４ｄＢ。
同心圆阵列天线设计与实现
同心圆阵列天线设计与实现一、引言无线通信技术的迅速发展，对天线设计提出了更高的需求。
同心圆阵列天线作为一种新型的天线设计方案，因其具有较小的尺寸、较高的增益和较低的旁瓣级等优点，成为研究热点。
本文将介绍同心圆阵列天线的设计方法和实现过程，以期给读者带来启发和指导。
二、同心圆阵列天线的设计原理同心圆阵列天线是通过将多个同心圆环状的辐射单元组合在一起形成的。
这些辐射单元可以是贴片天线、微带贴片天线等。
通过调整每个辐射单元的位置和电气参数，可以实现对天线的增益、波束方向、旁瓣级等性能的调节。
三、同心圆阵列天线的设计步骤1. 确定设计需求：根据具体的通信需求，确定同心圆阵列天线的工作频率、增益要求、波束方向等指标。
2. 辐射单元的选取：根据设计需求，选择适合的辐射单元，如贴片天线、微带贴片天线等。
3. 辐射单元布局：将多个辐射单元布置在同心圆环状的阵列上，要确保辐射单元之间的相对位置和间距符合设计要求。
4. 电气参数的调节：根据设计需求，通过调节辐射单元的电气参数，如长度、宽度、电流等，来达到所需的性能指标。
5. 天线阵列的喂电网络设计：设计天线阵列的喂电网络，确保每个辐射单元得到适当的驱动信号。
四、同心圆阵列天线的实现1. PCB制作：根据设计图纸，使用PCB制作工艺制作同心圆阵列天线的电路板。
2. 辐射单元安装：将选取的辐射单元焊接到制作好的电路板上，并确保辐射单元与天线阵列的布局要求相匹配。
3. 喂电网络连接：设计好的天线阵列的喂电网络需要连接到适当的驱动信号源上。
4. 调试与测试：对制作好的同心圆阵列天线进行调试与测试，通过观察测试结果，对比设计需求，检查是否满足要求的性能指标。
5. 优化与改进：根据测试结果，对天线的性能进行优化与改进，进一步提升其性能指标。
五、同心圆阵列天线的应用领域同心圆阵列天线由于其小尺寸、高增益和低旁瓣级等特点，在许多领域有着广泛的应用。
例如，无线通信系统中，同心圆阵列天线可以用于宽带数据传输、无线电频率识别等。
天线工程设计基础课件：阵列天线
性，根据电磁波在空间相互干涉的原理，把具有相同结构、
相同尺寸的某种基本天线按一定规律排列在一起，并通过适
当的激励达到预定的辐射特性，这种多个辐射源的结构称为
阵列天线。根据天线阵列单元的排列形式，阵列天线可以分
为直线阵列、平面阵列和共形阵列等。
阵列天线
直线阵列和平面阵列形式的天线常作为扫描阵列，使其主波
波束最大值方向，则
阵列天线
6. 2. 2 天线阵的分析
1. 均匀线阵的分析
相邻辐射元之间距离相等，所有辐射元的激励幅度相同，
相邻辐射元的激励相位恒定的线阵就是均匀线阵，如图 6.2所示。列天线图 6.2 均匀线阵
阵列天线
1 )均匀线阵方向图
若 n 个辐射元均匀分布在 z 轴上，这时单元的位置坐标
向图函数。当阵列单元相同时， f n (θ ， ϕ ) = f ( θ ， ϕ )，
对于均匀直线阵有 I n = I 0 ，上式可化为
阵列天线
其中
阵列天线
式(6－62 )为方向图乘积原理，即阵列天线的方向图函
数等于阵列单元方向图函数与阵列因子的乘积。 S (θ ， ϕ )
称为阵列因子方向图函数，它和单元数目、间距、激励幅度
单元共轴排列所组成的直线阵，阵列中相邻单元的间距均为
d ，设第 n 个单元的激励电流为 I n ej β n ，通过将每个阵列
单元与一个移相器相连接，使电流相位依次滞后 α ，
阵列天线
将单元 0 的相位作为参考相位，则 βn =nα 。由几何关系可
知，当波束扫描角为 θ 时，各相邻单元因空间波程差所引起
瓣指向空间的任一方向。当考虑到空气动力学以及减小阵列
天线的雷达散射截面等方面的要求时，需要阵列天线与某些
稀疏阵列mimo天线matlab仿真
稀疏阵列mimo天线matlab仿真稀疏阵列MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）系统是一种利用多个天线进行传输和接收的技术，可以有效提高通信系统的传输速率和可靠性。
在稀疏阵列MIMO系统中，天线之间的间距较大，形成了一个“稀疏”分布的阵列。
本文将介绍稀疏阵列MIMO系统的原理，并通过MATLAB仿真来验证其性能。
稀疏阵列MIMO系统的基本原理是利用空间信道的多径传输来增加传输路径和信道容量。
通过多个天线进行信号传输和接收，可以实现空间分集和空间复用的效果，从而提高系统的传输速率。
与传统的天线阵列相比，稀疏阵列的天线间距较大，可以减少阵列间的干扰，提高系统的可靠性和性能。
稀疏阵列MIMO系统在无线通信、雷达、无人机通信等领域具有广泛的应用前景。
为了验证稀疏阵列MIMO系统的性能，可以利用MATLAB进行仿真。
首先，需要建立稀疏阵列MIMO系统的模型。
模型包括天线阵列的布局、信道模型的建立、发送和接收信号处理等。
通过设置好参数和信道条件，可以进行系统的仿真实验。
在MATLAB中，可以利用MIMO通信工具箱进行稀疏阵列MIMO系统的建模和仿真。
首先，需要定义阵列的几何布局和天线的数量。
根据阵列的布局和天线的坐标，可以计算出天线之间的距离、角度等信息。
然后，需要定义信道模型和路径损耗模型，包括多径传输、衰落模型等。
根据信道模型，可以计算出信道增益和相位差等信息。
在稀疏阵列MIMO系统中，常用的传输技术是空时编码（STC）和垂直波束成形（VBF）。
可以分别计算出两种传输技术的系统容量和误码率，以评估系统的性能。
在进行仿真实验之前，还需考虑天线之间的互相干扰问题。
由于天线之间的间距较大，可以采用空间滤波和天线选择技术来减小干扰。
通过优化天线权重和信号处理算法，可以实现稀疏阵列MIMO系统的性能优化。
通过MATLAB的仿真实验，可以得到稀疏阵列MIMO系统在不同信道条件下的性能曲线。
基于HFSS矩形微带阵列天线的设计与实现 通信工程专业
题目基于HFSS矩形微带阵列天线的设计与实现目录目录 (1)1前言 (3)1.1研究背景 (3)1.2微带天线的研究现状 (3)1.3 HFSS软件的仿真流程 (3)1.4本文主要内容 (3)2 微带天线与阵列理论 (4)2.1微带天线 (4)2.1.1微带天线辐射机理 (4)2.1.2微带天线的馈电方式 (6)2.1.3微带天线的特性参数 (6)2.2微带天线的阵列排布 (7)2.2.1 微带天线的圆形阵列阵因子 (7)3微带天线的设计 (8)3.1微带天线单元设计 (8)4 同轴馈电矩形天线阵列 (10)4.1基于同轴馈电矩形天线的轨道角动量研究 (11)4.1.1在6个单元天线组成的天线阵列下不同模态数的性能分析 (11)4.1.2在18个单元天线组成的天线阵列下不同模态数的性能分析 (12)4.1.3在36个单元天线组成的天线阵列下不同模态数的性能分析 (14)5 数据分析和结论............................................ 错误!未定义书签。
致谢.. (18)基于HFSS圆形微带阵列天线的设计与实现摘要在这个信息大爆炸的时代，各行各业都在飞速发展，当然通信技术也不例外，一代又一代的移动无线通信技术早就已经渗透到人们的生活当中。
在上个世纪的中后期一种新型天线——微带天线，逐渐被人们所重视。
因为其尺寸小，多频带，成本低，结构稳定和工艺相对简单等优点，所以该类天线的适用方向非常之多。
本文将对无线微带天线进行研究，以前人总结的微带天线理论知识为基础，先设计出一种同轴馈电矩形微带天线，然后以该天线为单元天线设计出三种不同的圆形天线阵列。
根据HFSS仿真出来的结果进行分析讨论，并且研究了不同模态数和不同数量的单元天线对辐射量的影响。
关键词：微带天线；圆形阵列；辐射量；电场Design and implementation of circular microstrip array antenna basedon HFSSAbstractIn this era of information explosion, all walks of life are developing rapidly. Of course, communication technology is no exception. Generations of mobile wireless communication technologies have long penetrated into people's lives. In the middle and late stages of the last century, a new type of antenna-the microstrip antenna, gradually attracted attention. Because of its small size, multiple frequency bands, low cost, stable structure and relatively simple process, this type of antenna can be used in many directions. This article will study wireless microstrip antennas. Based on the theoretical knowledge of microstrip antennas summarized by previous people, we first design a coaxial-fed rectangular microstrip antenna, and then use this antenna as a unit antenna to design three different circles. Shaped antenna array. According to the results of the HFSS simulation, it is analyzed and discussed, and the influence of different modal numbers and different numbers of element antennas on the radiation is studied.Key words：Microstrip antenna; circular ring array; radiation amount; electric field1前言1.1研究背景天线是无线通信技术中非常重要的一环，可以说没有天线也就没有了无线天线。
天线阵列仿真研究课程设计
目录一、设计要求............................................................. - 2 -二、设计作用与目的....................................................... - 2 -三、所用设备及软件....................................................... - 3 -四、系统设计方案......................................................... - 4 -1、简要阐述系统工作原理.............................................. - 6 -2、系统总体设计...................................................... - 4 -五、系统软件设计......................................................... - 8 -六、仿真调试分析......................................................... - 9 -七、设计中的问题及解决方法.............................................. - 10 -八、通信系统学习心得.................................................... - 10 -九、参考文献............................................................ - 11 -天线阵列的研究及仿真一、设计要求微带阵列天线的馈电方式有微带线馈电和同轴馈电两种方式，本文利用HFSS软件对微带阵列天线进行了研究，分析了两种馈电方式的传输损耗及其对天线方向图的阻碍，利用模块化的设计方式实现了一种基于同轴线馈电结构的多元矩形微带阵列天线。
FEKO应用5_喇叭天线及阵列仿真
FEKO应用5：矩形喇叭天线仿真内容：矩形喇叭天线及其阵列仿真一、模型描述天线模型描述：天线形式为：矩形喇叭天线馈电方式是：波导端口+波导激励图1 喇叭阵列天线计算项目：计算天线单元的辐射和空间辐射场强，采用MoM求解器。
计算天线阵列（3x3）的辐射，采用MoM的DGFM技术二、主要流程：启动CadFEKO，新建一个工程：horn.cfx，在以下的各个操作过程中，可以即时保存做个的任何修正。
2.1：定义长度单位：默认为m点击菜单“Home”中的图标按钮“Model unit”，在“Model unit”对话框中，选择cm；图2设置模型单位2.2：定义变量：在CadFEKO中左侧的树型浏览器中双击“Variables”节点，依次定义如下变量：工作频率：freq=1.645e9工作波长：lam=c0/freq/0.01波导截面长边尺寸：wa=12.96波导截面窄边尺寸：wb=4.86波导高度：wl=30.2开口喇叭长边尺寸：ha=55开口喇叭窄边尺寸：hb=42.80开口喇叭长度：hl=462.3：模型建立：天线模型建立：点击菜单“Construct”，选择“cuboid”，弹出“Create Cuboid”对话框：图3建立波导模型Definition methods: Base corner, width, depth，height ***采用默认设置Base centre (C)：U: -wa/2, V: -wb/2, N: -wlWidth(W) : waDepth(D): wbHeight (H): wlLabel: waveguide_section点击“Create”按钮点击菜单“Construct”，选择“Flare”，弹出“Create Flare”对话框：Definition methods: Base centre, width, depth, height, top width,top*** Base centre(C): U: 0.0, V:0.0, N:0.0Bottom width(Wb): waBottom depth(Db): wbHeight (H): hlTop width (Wt): haTop depth (Dt): hbLabel: horn点击“Create”图4 定义喇叭模型在左侧树型浏览器的“Model -> Geometry”中，同时选中新建立的模型，点击鼠标邮件，选择“Apply -> Union”，把生成的模型更名为“horn”;选中模型horn，点击鼠标右键，选择“Apply -> Simplify”，对模型进行冗余面的处理；在3D视图中，选中模型的喇叭天线顶部的面，点击鼠标右键选择“delete”，形成开口。
天线工程设计基础课件：天线仿真技术
其中下标 i 是用于误差控制的预设数集。与有限差分相比，
MoM 仿真时间和内存都耗费较大。
目前，主流的基于矩量法的电磁仿真软件主要有 ADS 、
AnsoftDesigner 、 MicrowaveOffice 、 IE3D 、 FEKO 。这里
天线仿真技术
2. 2. 1 矩量法以及基于矩量法的软件
1. 矩量法
1968 年， Harrington 提出了一种数值计算方法称之为
矩量法( MethodofMoment ，MoM )。经过多年的发展和完
善，矩量法已经成为电磁计算和天线设计中非常重要的算法
之一。矩量法是一种将连续方程离散化成代数方程组的方法，
计算精度的控制，包括收敛控制的要求、迭代的最小和最大
步骤；其他的设置还包括是否使用并行、多线程、远程控制、
虚拟内存等。
(3)解后处理。大部分电磁计算软件计算所得的结果是
基于算法所获得的用基函数表示的电流分布，这些结果必须
经过解后处理来转换成设计人员所需要的参数。解后处理的
主要任务就是依据想获取的天线特性通过解后处理层面的设
重点介绍天线设计中常用的软件 IE3D 和 FEKO 。下面首先
对IE3D 进行详细的介绍。
天线仿真技术
2.IE3D 软件介绍
1 )基本介绍
IE3D 是一个基于全波分析的矩量法电磁场仿真工具，
可以解决多层介质环境下的三维金属结构的电流分布问题。
它是通过各界面的边界条件和分层媒质中的并矢格林函数建
立起积分方程，然后导出阻抗矩阵和激励矩阵来求得电流系
天线仿真技术
假定两个函数 f 1 和 f 2 以及两个任意常数 a 1 和 a 2 有下
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
设计步骤
1. Draw the unit cell, containing all appropriate boundaries and source definitions.
2. Create the antenna array, including name, dimensions, master and slave boundaries where needed for conformal meshing, and selection of row and column master/slave pairs for implicit definition of lattice propagation vectors. Designate which cells are active, passive, and padding.
Unit Cell Creation
Verifying the Unit Cell Geometry
Floquet Ports Overview
Floquet Mode Visualization
Floquet Ports: Determining the Modes to Include
计算模型
单个天线的设置
求解设置
求解设置
天线阵设置
计算结果
单独计算用后处理叠加
求解设置
频率设置与前面相同
求解设置
计算结果
计算结果
计算结果
计算结果
计算结果
设置后处理
计算结果
直接计算方式
模型、边界 条件和场观 察器等与前 面的设置相 同。
求解设置
计算结果
Байду номын сангаас 计算结果
Antenna array simulation
Small arrays Feed networks Large arrays Active element pattern
Online demo
A small selection...
Antenna Simulation
Different antenna types require different solver technologies.
阵列天线仿真
阵列天线仿真
电子科技大学 贾宝富 博士
Array Overview
Analysis Approaches
Unit Cell Analysis with Master / Slave Boundaries
Unit Cell Simplification
Master/Slave Boundaries
Array Pattern Scanned to 45o in the E-Plane
Explicitly Solved Patch Array vs. DDM Comparison
用CST Microwave Studio仿真阵列天线
Outline
Antenna simulation
Different solvers for different antennas
Results: Return Loss/Insertion Loss
Finite Array Analysis
Challenges for Large Finite Array Modeling
Domain Decomposition Overview
Solution: Finite Array Domain Decomposition
Modes Calculator
Floquet Port Setup
Floquet Port Setup
What if the Lattice is Triangular
Floquet Port Setup
Floquet Port Setup
Floquet Port Setup
Results – Matrix Data
Infinite Array
Active Element Pattern
Finite Array Analysis
CST Array Wizard
Summary
用HFSS仿真阵列天线
序言
HFSS 计算实 际的阵列天线 是基于阵列天 线中的一个单 元。对于模式 驱动和端口驱 动的设计，使 用分布仿真过 程。使你能够 快速定义、显 示和仿真阵列 天线设计。
Embedded Element Patterns
Array Pattern in the E-Plane
Array has no phase shift taper so thebeam is pointed toward boresite
Sidelobe Levels are -10.86dB and13.23 dB in the E & H Planes.
Unit cell is analyzed to create mesh Unit cell mesh is then replicated to form remaining elements in the
array
Mutual Coupling Data
Active Return Loss with Phase Taper
Finite Array DDM Tool Advantages
How It Works!!!
How It Works!!!
How It Works!!!
How It Works!!!
Probe Fed Patch Array with Feed Network
Finite Phased Array Setup Using DDM
Antenna Arrays
Small Arrays
Distributed Computing (DC)
Multiple Element Excitation
Array Feeding Networks
Large Arrays
Infinite Array
Infinite Array
FarfieldArray
Transient Solver
Frequency Solver
Integral Equation Solver
阵列天线仿真基本方法
由单个天线计算天线阵；
未考虑天线之间的耦合。
由整体模型单独激励计算辐射场；
计算涉及天线结构之间的影响。
整体模型，同时激励；
同时涉及结构和激励状态的影响。