实验五 微带缝隙天线仿真
实验8-微带缝隙天线设计
实验八：9.2微带缝隙天线设计
（自我认为仿真的最好的一个）
一、设计要求
设计一个微带缝隙天线，工作频率为3.75 GHz，采用内部端口馈电，开放边界条件(即基板处于空气中)。
基板的介电常数为2.33，厚度为30 mil，金属导带厚度为0.7 mil.
要求:建立天线的电磁结构模型，设计匹配网络使天线取得最大辐射功率。
对天线进行电磁仿真分析，观察电流及电场的分布情况。
记录微带天线的模型图、匹配电路图，以及名项电磁分析结果。
二、实验仪器
硬件：PC
软件：AWR软件
三、设计步骤
1、绘制缝隙天线
2、添加匹配结构
3、查看网格剖分
4、查看电流、电场分布
四、数据记录及分析
设置mil单位需要把Metric units去掉勾选！
1、绘制缝隙天线
测量天线反射特性：
在圆图中，S11参数距圆图中心很远，在矩形图中S11参数不到-10db，说明反射特性很差，还需要对天线进行匹配，使其能有最大辐射功率。
2、添加匹配结构
然后进行匹配调节：
这部分我觉得是这个实验我做的最后的一个部分！
进行匹配后，圆图S11在3.75Ghz时，非常接近圆心，x=-1.354×10^-5；在矩形图频率为3.75Ghz时，S11参数为-88.44dB。
3、查看网格剖分
4、查看电流、电场分布电流分布：
电场分布：。
缝隙天线与微带天线演示文稿
谐振式缝隙阵（Resonant Slot Arrays
）
波导上所有缝隙都得到同相激励。 最大辐射方向与天线轴垂直，为边射阵
。
波导终端通常采用短路活塞。
下面介绍常见的谐振式缝隙阵
第13页，共54页。
开在宽壁上的横向谐振缝隙阵
为保证各缝隙同相，相邻缝隙的间距应取为λg。由于波导波长λg大于自由空间波长，
电阻Rr,e的关P系r,e 为 12
I
e m
2
Rr ,e
推导出理想缝隙天线的辐射电阻与其互补的电对称振子
的辐射电阻之间关系式：
Rr,mRr,e (60 )2
因此，理想半波缝隙天线的辐射电阻为
Rr ,m
(60 )2
73.1
500
理想半波缝隙天线的辐射电导 Gr,m≈0.002S
第10页，共54页。
理想缝隙天线 输入电阻
输线，其终端（a边）处因为呈现开路， 将形成电压波腹。一般取 b m / 2 ，m为 微带线上波长。于是另一端（a边）处也 呈电压波腹。
第27页，共54页。
微带天线工作原理—辐射机理
电场可近似表达为（设沿贴片宽度和基
片厚度方向电场无变化）
Ez E0 cos(x / b)
天线的辐射由贴片四周与接地板间的窄
第39页，共54页。
矩形贴片天线的传输线模型
除辐射电导外，开路端缝隙的等效导纳
还有一电容部分。它由边缘效应引起，
其电纳可用延伸长度Δl来表示：
Bs Yc tan(l)
哈默斯塔德给出Δl的经验公式如下：
l 0.412h
e 0.3
w 0.264 h
e 0.258 w 0.8
h
微带天线设计与仿真ADS
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微波电路与系统仿真实验报告（第三次）
一、实验名称：微带天线设计与仿真
二、实验技术指标：
1.频率：3GHz附近
2.陶瓷基片：介电常数εr＝9.8 厚度h＝1.27mm
3.输入阻抗：50Ω
三、报告日期：2011年10 月13 日
四、报告页数：共5 页
五、报告内容：
1.电路原理图（原理图应标明变量名称的含义，可用文字表述或画图说明）
2.电路图（利用ADS创建的电路图，可用屏幕截图）
这是微带天线未匹配的结构图：
这是输入匹配电路的原理图：
3.仿真结果（可用图形或数据显示）
这是未加入匹配电路的仿真结果：
4.布局图
这是加入匹配电路之后的布局图：
5.优化方法和优化目标（可用屏幕截图）
6.优化之后的电路图和仿真结果
优化之后的仿真结果之一：S11
方向图：
增益与方向性系数以及效率：
六、仿真结果分析
可以看出，微带天线的设计主要是参数的调节和匹配网络的优化，较小的反射系数可以使天线的效率更高，增益更大。
微带天线在半空间具有较好的全向性，但是增益低。
签名：赵翔
日期：2010年10月13日
1页。
电磁带隙结构加载的微带天线仿真设计
电磁带隙结构加载的微带天线仿真设计作者：孙斌熊海亮来源：《电子技术与软件工程》2017年第12期摘要本文研究一种电磁带隙结构微带天线。
分析电磁带隙结构的带隙特性，设计一个电磁带隙结构加载的微带天线，并进行仿真实验。
仿真结果表明，将EBG 结构置于微带天线阵的底部作为微带天线阵列的金属反射板，有效地抑制天线表面波的传播，降低微带贴片天线后瓣，提高天线增益。
【关键词】电磁带隙微带天线后瓣1 引言随着光子晶体概念在电磁领域的发展，电磁带隙EBG（ ElectromagneticBandGap）结构的特性研究在国内外得到广泛的关注近年来，电磁带隙结构在微波电路和微带天线方面得到越来越多的应用。
电磁带隙结构微带贴片天线利用EBG 结构的禁带特性抑制表面波，增加天线辐射到空的电磁波能量，从而改善天线的辐射性能。
资料显示，目前关于电磁带隙微带天线的研究有介质基板钻孔型、接地面腐蚀型、高阻抗表面型、紧凑结构型、夹层结构型等，都在一定程度上改善了天线的性能。
本文研究电磁带隙结构应用于微带贴片天线代替反射板，它能很好地抑制表面波效应，从而降低天线背向辐射，提高天线增益。
通过数值仿真可见其良好的效果。
2 天线仿真设计2.1 电磁带隙结构电磁带隙结构是指对特定频段内的电磁波产生阻带特性的一种周期结构。
理论上，在这种结构中电磁波不能传播，而当电磁波照射到这种结构时会被全部反射，但反射波与入射波相位相同，不会产生互相抵消的现象。
因此将这种结构用于微带天线时，天线的辐射性能可以得到改善。
本文采用的EBG 结构为Sievenpiper 提出的Mushroom 结构，它是由一组金属贴片在介质基板上排列得到的，金属贴片通过每个贴片中心的垂直导电孔与介质基板下面的金属板地面相连，其结构示意图如图1 所示。
这种结构可由并联LC 等效电路模型等效，由估算的等效电容和电感可得到EBG 结构的谐振频率，单元等效参数为：其谐振频率。
式中p 为贴片单元周期长度，w为方形贴片单元长度，w为贴片单元间隔，t 为介质板厚度，为介质板相对介电常数，μ为等效介电常数。
【现代】微带天线仿真设计5汇总
【关键字】现代太原理工大学现代科技学院微波技术与天线课程设计设计题目：微带天线仿真设计（5）专业班级学号姓名指导老师专业班级学号姓名成绩设计题目：微带天线仿真设计（5）一、设计目的：通过仿真了解微带天线设计二、设计原理：1、微带天线的结构微带天线是由一块厚度远小于波长的介质板（成为介质基片）和（用印刷电路或微波集成技术）覆盖在他的两面上的金属片构成的，其中完全覆盖介质板一片称为接触板，而尺寸可以和波长想比拟的另一片称为辐射元。
微带天线的馈电方式分为两种，如图所示。
一种是侧面馈电，也就是馈电网络与辐射元刻制在同一表面；另一种是底馈，就是以同轴线的外导体直接与接地板相连，内导体穿过接地板和介质基片与辐射元相接。
微带天线的馈电（a）侧馈（b）底馈2、微带天线的辐射原理用传输线模分析法介绍矩形微带天线的辐射原理。
矩形贴片天线如图：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笔直分量和水平分量，两笔直分量方向相反，水平分量方向相同，因而在笔直于接地板的方向，两水平分量电场所产生的远区场同向叠加，而两笔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笔直，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。
经过查阅资料，可以知道微带天线的波瓣较宽，方向系数较低，这正是微带天线的缺点，除此之外，微带天线的缺点还有频带窄、损耗大、交叉极化大、单个微带天线的功率容量小等.在这个课设中，借助EDA仿真软件Ansoft HFSS进行设计和仿真。
射频电路专题实验 实验五 微带天线设计
Pr：被测天线距离R处所接收到的功率密度,单位为W/m2; Pi：为全向性天线距离R处所接收到的功率密度, 单位为W /m2
(3) 天线增益G定义为
Pr G Pi
相同输入功率
Pr：被测天线距离R处所接收到的功率密度,单位为W/m2; Pi：为全向性天线距离R处所接收到的功率密度, 单位为W /m2
实验五 微带天线设计、仿 真、制作与测试
一、天线的基本知识
1.1 天线的概念
天线：向空间发射或从空间接收电磁波的装置 天线功能: （1）能量转换功能:进行导 行波(或高频电流)和自由空 间波之间的能量转换; （2）定向作用:向空间发射 或从空间接收电磁波具有一 定的方向性。对于发射天线， 是指将电磁波能量向一定方 向集中辐射; 对于接收天线， 是只接收特定方向来的电磁 波.
2013-8-19
MW & Opti. Commu. Lab, XJTU
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MW & Opti. Commu. Lab, XJTU
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• 类似上一步，完成天线阻抗变换传输线和50ohm传输线贴片。
(-33.4,39.5) (0,39.5) (-52.51,20.905) (-57.51,20.905) w2=2.31mm (-52.51,19.95) w1=0.40mm (-33.4,19.95) W=39.5mm (-33.4,19.55) (-57.51,18.595) (-52.51,18.595) l1=19.11mm (-52.51,19.55) (-33.4,05) L=33.4mm (0,0)
(-33.4,39.5) (0,39.5) (-52.9,20.845) (-57.9,20.845) w2=2.19mm (-52.9,19.895) w1=0.29mm (-33.4,19.895) W=39.5mm (-33.4,19.605) (-57.9,18.655) (-52.9,18.655) l1=19.5mm (-52.9,19.605) (-33.4,05) L=33.4mm (0,0)
实验五 微带天线设计
四．ADS 仿真步骤： 1.新建一个工程，并命名 Patch,长度单位为 mm (1)打开新的 Degisn，命名为 patch_antenna
或者在工程开始界面中选 New Layout 快捷按钮
选择当前的 Layout 层位 cond 层
(2)创建贴片模型
单击工具栏中的矩形工具
（4）添加端口 执行菜单命令【Insert】 【Port 】 执行菜单命令【Momentum】 【Port Edit】,选择端口 1，设置端口参数
（5）S 参数仿真 执行菜单命令【Momentum】 【Simulation】 【S-Parameters】，参数设置 完成后，单击“Update”按钮，然后单击“Simulate”按钮，开始仿真
1 2
r
1 r
11
10
h
1 /
2
w
缝隙两端间有一辐射电导 Gs：
1
90
W 0
2
2
Gs
1 120
W 0
1 60
2
1 120
W 0
2
(w 0.350 ) (0.350 w 20 ) (w 20 )
开路端缝隙的等效导纳还有一电容部分。可用延伸长度Δl 来表示：哈默斯塔德
给出Δl 的经验公式如下：
r
归一化方向性因子 F ( ,) f ( ,) fmax
（2）E 面和 H 面方向图 工程上常采用通过最大辐射方向的两个正交平面上的剖面图来描述天线的方
向图。这两个相互正交的平面称之为主面，对于线极化天线来说通常取为 E 面 和 H 面。
E 面：指通过天线最大辐射方向并平行于电场矢量的平面。 H 面：指通过天线最大辐射方向并平行于磁场矢量的平面。 （3）主瓣宽度 方向图主瓣上两个半功率点之间的夹角，记为 2θ0.5。又称为半功率波束宽 度或 3dB 波束宽度。一般情况下，天线的 E 面和 H 面方向图的主瓣宽度不等， 可分别记为 2θ0.5E 和 2θ0.5H。可以描述天线波束在空间的覆盖范围，主瓣瓣 宽越窄，则方向性越好，抗干扰能力越强。
基于ADS的微带缝隙天线的仿真设计
课程设计说明书题目：基于ADS的微带缝隙天线的仿真设计学院（系）：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：基于ADS的微带缝隙天线的仿真设计摘要：通信系统的发展带来了天线行业的勃勃生机，在众多的天线类型中微带天线已成为当前研究的前沿之一，具有广阔的前景与实用意义。
特别是微带缝隙天线，以其重量轻、剖面薄、平面结构且易与载体共形，馈电网络可与天线结构一起制成等优点已经引起天线工作者的广泛关注。
本文就设计一个中心频率工作为880MHz，相对带宽为B=5％，介质板厚度h=1.6mm，损耗角正切tanδ=0.0018，介电常数为Er=2.3的微带缝隙天线展开研究以及仿真和优化。
关键词：ADS；微带缝隙天线；仿真设计；Design of microstrip slot antenna based on ADSsimulationAbstract: Communication system development has brought the antenna the vitality of the industry, in many types of antenna microstrip antenna has become one of the forefront of current research, has broad prospects and practical significance. Microstrip slot antenna, in particular, with its light weight, thin section, flat structure and easy with conformal carrier, feeding the advantages of network can be made with the antenna structure has caused extensive concern of antenna workers. In this paper, the design of a work center frequency is 880 MHZ, relative bandwidth is B = 5%, medium plate thickness h = 1.6 mm, loss tangent tan delta = 0.0018, the dielectric constant of Er = 2.3 microstrip slot antenna study and simulation and optimization.Key words: ADS; Microstrip slot antenna. The simulation design;学习目的1. 学习射频电路的理论知识；2. 掌握ADS并可以设计微带天线；3. 通过ADS设计中心频率为880MHZ，相对带宽为B=5%的微带缝隙天线；学习器件ADS(Advanced Design system)软件ADS软件介绍ADS全称Advanced Design system，是Agilent公司2008年推出新版本的EDA软件。