微带天线实验报告
实验七-微带贴片天线的设计与仿真
实验七微带贴片天线的设计与仿真一、实验目的1.设计一个微带贴片天线2..查看并分析该微带贴片天线的二、实验设备装有HFSS 13.0软件的笔记本电脑一台三、实验原理传输线模分析法求微带贴片天线的辐射原理如下图所示：设辐射元的长为L，宽为ω，介质基片的厚度为h。
现将辐射元、介质基片和接地板视为一段长为L的微带传输线，在传输线的两端断开形成开路，根据微带传输线的理论，由于基片厚度h<<λ，场沿h方向均匀分布。
在最简单的情况下，场沿宽度ω方向也没有变化，而仅在长度方向(L≈λ/2)有变化。
在开路两端的电场均可以分解为相对于接地板的垂直分量和水平分量，两垂直分量方向相反，水平分量方向相同，因而在垂直于接地板的方向，两水平分量电场所产生的远区场同向叠加，而两垂直分量所产生的场反相相消。
因此，两开路端的水平分量可以等效为无限大平面上同相激励的两个缝隙，缝的电场方向与长边垂直，并沿长边ω均匀分布。
缝的宽度△L≈h，长度为ω，两缝间距为L≈λ/2。
这就是说，微带天线的辐射可以等效为有两个缝隙所组成的二元阵列。
四、实验内容利用HFSS软件设计一个右手圆极化天线，此天线通过微带结构实现。
中心频率为2.45GHz，选用介质基片R04003，其介电常数为εr=2.38，厚度为h =5mm。
最后得到反射系数和三维方向图的仿真结果。
五、实验步骤1.建立新工程了方便建立模型，在Tool>Options>HFSS Options中讲Duplicate Boundaries with geometry 复选框选中。
2.将求解类型设置为激励求解类型：（1）在菜单栏中点击HFSS>Solution Type。
（2）在弹出的Solution Type窗口中(a)选择Driven Modal。
(b)点击OK按钮。
3.设置模型单位（1）在菜单栏中点击3D Modeler>Units。
（2）在设置单位窗口中选择：mm。
cst微带贴片天线仿真实验报告
cst微带贴片天线仿真实验报告CST微带贴片天线仿真实验报告1. 引言1.1 背景介绍1.2 目的和意义2. 实验原理2.1 微带贴片天线的结构和工作原理2.2 CST仿真软件简介3. 实验步骤3.1 设计微带贴片天线的几何结构3.2 导入设计参数到CST软件中3.3 进行电磁场仿真分析3.4 对仿真结果进行分析和优化4. 实验结果与讨论4.1 微带贴片天线的辐射特性分析结果- 辐射图案分析- 增益和方向性分析- 驻波比和带宽分析4.2 影响微带贴片天线性能的因素讨论- 基底材料特性对性能的影响- 贴片尺寸对性能的影响5. 实验结论与展望5.1 实验结论总结5.2 对实验结果的评价与展望6. 参考文献7. 致谢1 引言：1.1 背景介绍在现代通信系统中，微带贴片天线因其小巧、轻便、易制造等优点被广泛应用于无线通信设备中。
通过对微带贴片天线的仿真实验，可以分析其辐射特性，优化设计参数，提高天线的性能。
1.2 目的和意义本次实验旨在使用CST仿真软件对微带贴片天线进行电磁场分析，探究不同设计参数对天线性能的影响，并通过优化设计参数提高天线的工作效果。
这对于实际应用中的无线通信系统设计具有重要意义。
2 实验原理：2.1 微带贴片天线的结构和工作原理微带贴片天线由导体贴片和基底材料组成。
导体贴片被固定在基底上，并与馈电源相连。
当电流通过导体贴片时，产生电磁场并辐射出去，实现无线信号传输。
2.2 CST仿真软件简介CST是一款常用于电磁场仿真分析的软件工具。
它基于有限元方法和时域积分方程等数值计算方法，可以模拟各种复杂结构下的电磁场分布，并提供丰富的分析工具和可视化功能。
3 实验步骤：3.1 设计微带贴片天线的几何结构根据实验要求和设计目标，确定微带贴片天线的几何结构，包括导体贴片的形状、尺寸和基底材料等参数。
3.2 导入设计参数到CST软件中在CST软件中创建一个新项目，导入微带贴片天线的设计参数。
包括导体贴片的形状、尺寸、基底材料的特性等。
微带贴片天线设计实验
微波技术与天线实验报告姓名张思洋学号411109060103 实验日期2014.04.11 实验名称微带贴片天线设计实验实验类型设计性实验目的1、熟悉并掌握HFSS设计微带天线的操作步骤及工作流程。
2、掌握ISM频段微带贴片天线的设计方法。
实验内容使用HFSS进行微带贴片天线的设计实现，创建设计模型，进行求解设置，设置求解频率为 2.45GHz，同时添加 1.5-3.5GHz的扫频设置，分析天线在1.5-3.5GHz频段内的电压驻波比，并运行仿真计算。
将谐振频率落在2.45GHz频点上。
最后进行相关的数据后处理。
实验原理微带天线是当今无线通信领域中广泛应用的一种天线，具有质量轻、体积小、易于制造等特点，本实验的ISM频段微带贴片天线是工作在2.45GHz，采用同轴线馈电的一种简单的微带天线。
微带天线的基本参数：工作频率 2.45GHz，介质板相对介电常数3.38，介质层厚度5mm，矩形贴片宽度41.4mm，辐射缝隙长度2.34mm,矩形贴片长度31mm，参考地长宽为61.8mm*71.4mm，同轴线馈点坐标（9.5，0）。
要求设计的天线最大增益大于7dB。
前后比大于5dB。
实验步骤及结果一、新建HFSS工程1.新建一个名为MSAntenna.hfss的工程文件。
2.将求解类型设置为Driven Model二、创建微带天线模型1.将模型的默认长度设置为毫米mm2.创建参考地在Z=0的XOY面上创建一个顶点位于（-45mm,-45mm）,大小为90mm*90mm的矩形面作为参考面，并把它命名为GND,并为其分配理想导体边界条件。
然后将此边界命名为PerfE_GND3.创建介质板层创建一个80mm*80mm*5mm的长方体作为介质板层，介质板层位于参考地面上，顶点坐标为（-40，-40，0），介质的材料为R04003。
4.创建微带贴片在z=5的XOY面上创建一个顶点坐标为（-15.5mm，-20.7mm，5mm），大小为31.0mm*41.4mm的矩形面作为微带贴片，命名为Patch，并为其分配理想导体边界条件。
微带天线实验报告
实验课题：天线参数的分析仿真实验目的：运用HFSS 的仿真能力对矩形微带天线进行仿真实验内容：矩形微带天线仿真：工作频率7.55GHz ，天线结构尺寸如图所示，俯视图：侧视图材料：Ground Plane-PecSubstrate-Rogers RT/Duriod 5880Patch-pecFeedline-pec实验内容：1. 设置激励终端求解方式：HFSS>Solution type>Driven Termin2. 设置模型单位：3D Modeler>Units 选择mm3. 建立微带天线模型(1) 创建Ground plane,尺寸为x:28.1 y:32 z:0.05 修改名称为ground,修改材料属性为pec ，设置理想金属边界：选择ground ，点击HFSS>Boundaries>Assign>Perfect E ，将理想边界命名为：PerfE_ground(2) 建立介质基片：点击Draw>Box ， x: -14.05，y: -16，z: 0，dx: 28.1，dy: 32，dz: 0.794，修改名称为sub ，修改材料属性为Rogers RT/Duriod 5880，修改颜色为绿色(3) 建立天线模型patch ，点击Draw>Box ，x::-6.225,y:-8,z:0.794, dx: 12.45，dy: 16，dz: 0.05，命名为patch_1，点击Draw>Box ，x:-3.1125,y:-8,z:0.794, dx:2.46，dy: -8，dz: 0.05，命名为tatch_2，选中tatch_1和tatch_2，点击3D Modeler>Boolean>Unite ，修改名称为Trace ，修改材料属性为pec4 建立端口 需要首先创建供设置端口用的矩形，该矩形连接馈线与地（1）创建Port ：3D Modeler>Grid Plane>XZ ， x: -3.1125，y: -16，z: -0.05， dx:2.46，2.460.05dy: 0，dz: 0.894，命名为port（2）选中port，点击HFSS>Excitations>Assign >Lumped Port，在General标签中，将该端口命名为p1，点击Next，在Modes标签的Integration Line中点击None，选择New 里呢，输入x: -1.8825，y: -16，z: -0.05，dx: 0，dy: 0，dz: 0.894，点击Next直到结5 创建Air：Draw>box，输入x: -40，y: -40，z: -20，dx:80，dy: 80，dz: 40，修改名字为Air,设置辐射边界，点击HFSS>Boundaries >Radiation，命名为Rad16 设置边界条件。
基于HFSS的微带天线设计科研报告
基于HFSS的微带天线设计科研报告1.科研背景天线作为无线收发系统的一部分，其性能对一个系统的整体性能有着重要影响。
近年来置天线在移动终端数日益庞大的同时功能也日益强大,对天线的网络看盖及小型化也有了更高的要求。
由于不同的通信网络间的频段差异较大，所以怎样使天线能够涵盖多波段并且同时拥有足够小的尺寸是设计置天线的主要问题。
微带天线具有体积小，重重轻，剖面薄，易于加工等诸多优点，得到广泛的研究与应用。
在无线通信技术中，对天线的带宽有了更高的要求;而电路集成度提高，系统对天线的体积有了更高的要求。
微带天线是由导体薄片粘贴在背面有导体接地板的介质基片上形成的天线，随着科技的进步、空间技术的发展和低剖面天线的需求，使微带天线进一步发展。
和普通的天线相比，微带天线有这些优点:体积小，重里轻，低剖面，能与载体共形;易于实现线极化和圆极化，容易实现双频段、双极化等多功能工作。
2.研究理论依据天线是-个用于发送和接收电磁波的重要的无线电设备，没有天线就没有无线电通信。
不同种类的天线适用于不同用途，不同场合，不同频率，不同要求等不同情况;天线种类繁多，可按照-定特征进行分类:根据用途分类，可分为通信天线，雷达天线等;根据工作频段分类，可分为短波天线，超短波天线，微波天线等。
2.1天线的基本概念天线无处不在o所有的无线电设备都需要使用无线电波来开展的工作，天线在作发射时，它将电路中的高频电流转换为极化的电磁波，发射向规定的方向;作接收时，则将来自特定方向的极化的电磁波转换为电路中的高频电流。
所以天线的功能主要功能有:(1)能量转换对于发射天线，天线应将电路中的高频电流能里或传输线上的导行波能里尽可能多地转换为空间的电磁波能里辐射出去。
对于接收天线，传输到接收机上的由天线接收的电磁能里应尽可能转换为电路中的高频电流能里;天线和发射机或接收机应该尽可能良好的匹配。
(2)定向辐射或接收发射及接受天线的辐射电磁能里应集中在指定的方向，尽可能的不接收来自其它方向的电磁波，不要将能里损失在别的方向上，否则接收所需信号的同时，还有可能接收到不同方向的其它信号，造成不必要的干扰。
微带天线毕业设计调研报告
微带天线毕业设计调研报告微带天线是指带状的导体贴在介质衬底上的天线结构，其特点是结构简单、重量轻、容易制造以及易于集成。
微带天线广泛应用于无线通信、雷达系统、卫星通信和遥感等领域。
本调研报告通过对微带天线的研究现状、性能及应用进行调研，旨在为相关领域的毕业设计提供参考。
一、微带天线的研究现状微带天线的研究始于20世纪60年代，随着微电子技术和微带工艺的发展，微带天线在电磁学、无线通信和天线技术等领域得到了广泛的应用和研究。
目前，微带天线主要研究方向包括天线结构设计、频率调谐技术、辐射特性改善以及天线阵列等。
二、微带天线的性能1. 频率调谐性能：微带天线的频率可以通过调整尺寸和结构来实现调谐，使天线能够适应不同频段的通信需求。
2. 辐射特性：微带天线具有较好的辐射特性，能够实现宽带工作，并且方向性辐射与天线尺寸相关。
3. 多频段性能：通过设计饮水与引线，可以实现微带天线在多个频段的工作，从而满足多频段通信需求。
4. 阻抗匹配性能：为了保证天线与馈电传输线的阻抗匹配，微带天线需要采取一些措施来提高阻抗匹配性能。
三、微带天线的应用领域1. 通信系统：微带天线广泛应用于移动通信、卫星通信、无线电频段通信等领域，能够提供高质量的通信和覆盖范围。
2. 雷达系统：微带天线在雷达系统中的应用主要是用于辐射和接收雷达信号，具有较好的方向性、天线增益和频率范围。
3. 遥感：微带天线能够实现对地球表面的遥感观测，例如气象卫星、陆地遥感和海洋遥感等领域。
4. 新能源：微带天线可以用于太阳能光伏系统中的电力收集和传输，提高能源的有效利用。
综上所述，微带天线作为一种重要的天线结构，在无线通信、雷达系统、卫星通信和遥感等领域具有广泛的应用前景。
随着技术的不断创新和发展，微带天线的性能和应用领域将会不断完善和扩展。
对于相关领域的毕业设计项目，通过研究微带天线的研究现状和性能，可以为设计者提供重要的参考和指导。
实验三微带天线仿真场分析
实验三微带天线仿真场分析引言：微带天线是一种采用微带线作为传输介质的天线，具有结构简单、成本低、易于制造等优点。
它在通信系统、雷达系统和无线通信等领域中得到广泛应用。
本实验旨在通过仿真工具对微带天线的工作原理进行深入研究，并利用仿真场对其性能进行分析。
一、微带天线的工作原理微带天线的工作原理是基于微带线上的电磁波传播。
微带天线由一个微带贴片和一个接地平面组成，微带贴片在微带线上形成驻波，而且驻波的谐振频率与贴片的尺寸、介质特性以及微带线自身的特性有关。
具体过程如下：1.驻波产生：微带天线通过电源将电能传送到微带贴片上，形成一定的电流分布。
这个电流分布会在贴片和接地平面之间形成一个驻波，使得能量集中在驻波点上。
2.辐射机制：在微带贴片上产生的驻波会产生电场和磁场，从而形成电磁波的辐射。
微带天线的辐射主要来自于贴片和接地之间的电场和磁场的耦合。
二、仿真工具及方法介绍本实验采用电磁场仿真软件CST Studio Suite对微带天线的性能进行分析。
CST Studio Suite是一款广泛应用于电磁场仿真的软件，具有较高的准确性和较强的仿真能力。
实验步骤：1. 建立模型：通过CST Studio Suite软件中的模型创建工具，建立微带天线的三维模型。
在建立模型时，需要设置微带天线的贴片尺寸、介质参数以及微带线的参数等。
2.引入激励：设置微带天线的激励方式，如电流激励或者电压激励。
在仿真中，可以选择合适的激励方式以及频率，对微带天线进行激励。
3.开启仿真：设置仿真场的参数，如频率范围、网格划分等。
通过点击仿真按钮，即可开始仿真过程。
仿真后，软件会给出微带天线的各种性能参数，如辐射远场图、辐射功率等。
4.结果分析与优化：根据仿真结果进行分析和优化。
如根据辐射远场图分析微带天线的辐射方向、辐射范围等。
根据辐射功率进行性能优化。
实验结果与分析：通过CST Studio Suite软件进行微带天线的仿真，可以得到以下结果：1.辐射远场图：通过仿真结果可以得到微带天线的辐射远场图，从而分析微带天线的辐射方向、辐射范围等信息。
同轴馈电矩形微带天线
同轴馈电矩形微带天线一、实验目的1.熟悉同轴馈电矩形微带天线的辐射机理2.学会估算馈电点的位置二、实验原理同轴线馈电的矩形微带天线结构下图所示,其辐射贴片尺寸和微带线馈电的辐射贴片尺寸一致。
在阻抗匹配方面,使用同轴线馈电时,在主模TM10工作模式下,馈电点在矩形辐射贴片长度L方向边缘处〔X= ±L/2>的输入阻抗最高,约为 100Ω-400Ω。
馈电点在宽度w方向的位移对输入阻抗的影响很小,但在宽度方向上偏离中心位置时,会激发了TM1n模式,增加天线的交叉极化辐射,因此,宽度方向上馈电点的位置一般取在中心点〔y=0>;而在辐射贴片的几何中心点〔x=0,y=0>处的输入阻抗则为0,亦即此时无法激发TM10模式。
在y=0时,x轴上的阻抗分布下式可以直接近似计算出输入阻抗为50n时的馈电点的置为：式中：本次设计为中心频率为2.45GHz的矩形微带天线,并给出其天线参数。
介质基片采用厚度为1.6mm的FR4环氧树脂〔FR4 Epoxy板,天线馈电方式选择50Ω同轴线馈电。
天线尺寸的估算：辐射贴片宽度：w=37.26mm辐射贴片长度：L=28mm50Ω匹配点初始位置：L1=7mm模型的中心位于坐标原点,辐射贴片的长度方向是沿着x轴方向,宽度方向是沿着y轴方向。
介质基片的大小是辐射贴片的2倍,参考地和辐射贴片使用理想薄导体来代替,在HFSS中通过给一个二维平面模型分配理想导体边界条件的方式来模拟理想薄导体。
因为使用50Ω同轴线馈电,所以这里使用半径为0.6mm、材质为理想导体〔pec>的圆柱体模型来模拟同轴馈线的内芯。
圆柱体与z轴平行放置,其底面圆心坐标为〔L1,0,0>。
圆柱体顶部与辐射贴片相接,底部与参考地相接,则其高度为H。
在与圆柱体相接的参考地面上需要挖出一个半径为1. 5mm的圆孔,将其作为信号输入输出端口,该端口的激励方式设置为集总端口激励,端口归一化阻抗为50Ω。
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微波与天线实验报告
实验名称：微带天线（Microstrip Antenna）实验指导：黎鹏老师
学院：信息学院
专业：通信国防
一、实验目的：
1.了解天线之基原理与微带天线的设计方法。
2.利用实验模组的实际测量得以了解微带天线的特性。
二、预习内容：
1．熟悉天线的理论知识。
2．熟悉天线设计的理论知识。
三、实验设备：
四、理论分析：
天线基本原理：
天线的主要功能是将电磁波发射至空气中或从空气中接收电磁波。
所以天线亦可视为射频发收电路与空气的信号耦合器。
在射频应用上，天线的类型与结构有许多种类。
就波长特性分有八分之一波长、四分之一波长、半波天线；就结构分，常见有单极型（Monopole ）、双极型（Dipole ）、喇叭型（Horn ）、抛物型（Parabolic Disc ）、角型（Corrner ）、螺旋型（Helix ）、介电质平面型（Dielectric Patch ）及阵列型（Array ）天线。
（一）天线特性参数
1. 天线增益（Antenna Gain ’G ）：
其中 G ——天线增益
P ——与测量天线距离R 处所接收到的功率密度，Watt / m 2
Pisotropic —— 与全向性天线距离R 处所接收到的功率密度,Watt / m 2
2. 天线输入阻抗（Antenna Input Impedance ’Zin ）：
其中 Z in ——天线输入阻抗
V ——在馈入点上的射频电压 I ——在馈入点上的射频电流
以偶极天线为例，其阻抗由中心处73Ω变化到末端为2500Ω。
3. 辐射阻抗（Radiation Resistance ’Rrad ）： 2i
P R av
rad
= 其中Pav ——天线平均辐射功率，W
i ——馈入天线的有效电流，A I ——在馈入点上的射频电流
对一半波长天线而言，其辐射阻抗为73Ω。
4. 辐射效率（Radiation Efficiency ’ ηr ）：
input radiated
r P P =
η
其中P radiated ——由天线幅射出的功率，W
P input ——由馈入天线的功率，W
5. 辐射场型（Radiation Pattern ）
天线的电场强度与辐射功率的分布可利用一极坐标图来表示。
6. 半功率角（Radiation Beam Width ）
7. 方向系数（Directivity ’D ）：
av
P P D m ax =
其中P max ——最大功率密度，W/m 2
P input ——平均幅射功率密度，W/m 2
五、实验结果分析
1. 版图设计
2. S参数分析
频率设置 Sweep1 1-5GHz count 200 Sweep2 2.3-2.7GHz count 5
从S
3. Smith 原图分析
Freq 2.3-2.7GHz
从Smith原图可以看出输入主抗为1+1.5j - 1-1.5j Ohm。
4.Animation
yout 3D
实验总结
根据仿真结果看：基本满足了实验的性能要求，频率在2.10GHz处,达到了实验要求，但是性能并不是很好，从圆图上看，不匹配，还需要一步的匹配改进。
（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。