微带贴片天线圆极化性能仿真分析

本科毕业设计（论文）微带贴片天线圆极化性能仿真分析杨珊燕山大学2011年06月本科毕业设计（论文）微带贴片天线圆极化性能仿真分析学院：信息科学与工程学院专业：电子信息工程学生姓名：杨珊学号：070104020059指导教师：邢光龙答辩日期：2011-6-25燕山大学毕业设计（论文）任务书学院：信息科学与工程学院系级教学单位：电子与通信工程系学号070104020059学生姓名杨珊专业班级07级电子信息工程2班题目题目名称微带贴片天线圆极化性能仿真分析题目性质1.理工类：工程设计（√）；工程技术实验研究型（）；理论研究型（）；计算机软件型（）；综合型（）2.文管理类（）；3.外语类（）；4.艺术类（）题目类型1.毕业设计（√）2.论文（）题目来源科研课题（）生产实际（）自选题目（√）主要内容HFSS是由美国Ansoft公司开发的三维电磁场仿真系统。采用切向分量的有限元方法，自适应网格剖分，可以求解任意三维射频、微波器件电磁场分布，计算辐射材料损耗。可直接得到微波传输系统特征阻抗、传播系数和S参数等，广泛地应用于电磁场分析和微波、天线系统设计。本设计的主要内容是藉助于HFSS，设计对比分析圆形和矩形微带贴片天线辐射圆极化特性。基本要求1.学会使用HFSS软件。2.掌握圆形和矩形微带天线基本原理和分析方法。3.应用HFSS对比分析圆形和矩形微带天线的圆极化辐射特性。参考资料⒈微波技术与天线—电磁波导行与辐射工程，殷际杰，电子工业出版社，20042.AnsoftHFSS基础及应用，谢拥军等编著，西安：西安电子科技大学出版社2007；HFSS用户手册和参考书周次第1～4周第5～8周第9～12周第13～16周第17～18周应完成的内容查阅文献资料、了解和掌握课题研究背景和方法建立分析方法、确定软件实现方案、编制源程序软件调试，结果分析编制设计文件，使用说明完成论文指导教师：邢光龙职称：教授2011年1月2日系级教学单位审批：年月日摘要I摘要HFSS是一款界面友好、功能完备、采用有限元法的三维全波电磁场仿真软件，对微带贴片天线的设计分析提供很大帮助。本文主要内容是应用软件HFSS对比分析圆形和矩形微带贴片天线的辐射特性。首先，本文对微带天线和圆极化的基本概念做了简单的介绍，论述微带天线的结构、馈电方式、辐射机理和微带天线的分析设计方法。其次，简单列举了HFSS软件的特色功能及典型应用，介绍了HFSS仿真软件的分析方法（有限元数值分析法）和HFSS对天线的仿真设计流程。最后，详细阐述用HFSS仿真设计圆形和矩形微带贴片天线的情况，并通过参数分析结果图包括S参数图、电压驻波比图、远场区方向图、极化轴比图等对比分析两种贴片天线的辐射特性。矩形微带贴片天线和圆形微带贴片天线的圆极化设计及分析是本文的重点。本设计用在辐射贴片上做切角的方法实现天线圆极化的目的。通过对比分析两种天线的各项辐射特性参数，矩形微带贴片天线要优于圆形微带贴片天线。关键词微带贴片天线；HFSS仿真；圆极化；辐射特性燕山大学本科生毕业设计（论文）IIAbstractHFSSisinafriendlyinterface,functioncomplete,andthethree-dimensionalfiniteelementmethodwholewaveelectromagneticfieldsimulationsoftware.Itprovidesmuchhelptothedesignofmicrostripantennas.ThemaincontentofthispaperismakingacomparativeanalysisoftheradiationpropertiesofcircularandrectangularmicrostrippatchantennabyusingsoftwareHFSS.First,thispaperintroducesthebasicconceptsofmicrostripantennasandcircularlypolarizedmicrostripantenna.Discussesthestructureofmicrostripantenna,feedmethod,theradiationmechanismandmicrostripantennaanalysisanddesignmethods.ThenitsimplyliststheHFSSsoftwarefeaturesandtypicalapplications,focusingontheHFSSsimulationsoftwareanalysis（finiteelementanalysis）andtheHFSSsimulationoftheantennadesignprocess.Atlast,itdetailsthedesignwithHFSSofthecircularandrectangularmicrostrippatchantennas,andmakesacomparativeanalysisoftheradiationpropertiesofthetwomicrostrippatchantennasbyresultmapsincludingtheSparametermap,voltagestandingwaveratiograph,farfieldpattern,polarizationaxisratiomap.Rectangularmicrostripantennaandcircularmicrostrippatchofpatchantennasareroundpolarizationdesignandanalysisinthispaperisfocus.Forthepurposeofacquiringcircularpolarizationantenna,Imakecuttinganglesonthepatchinthisdesign.Throughthecomparativeanalysisofradiationparametersofthetwoantennas,rectangularmicrostrippatchantennaisbetterthancircularmicrostrippatchantenna.KeywordsMicrostrippatchantenna;HFSSsimulation;Circularpolarization;RadiationpropertiesIII目录摘要.......................................................................................................................IAbstract................................................................................................................II第1章绪论.......................................................................................................11.1课题背景...............................................................................................11.2HFSS仿真.............................................................................................21.3微带天线发展概况..............................................................................31.4课题研究主要内容及结构安排..........................................................4第2章圆极化微带天线原理概述...................................................................52.1微带天线基本理论..............................................................................52.1.1微带天线的结构..........................................................................52.1.2微带天线的辐射机理..................................................................62.1.3微带天线的馈电方式..................................................................72.1.4微带天线电参数..........................................................................82.2微带天线的分析设计方法................................................................132.2.1传输线模型理论........................................................................132.2.2空腔模型理论............................................................................142.2.3积分方程法................................................................................142.3本章小结............................................................................................15第3章HFSS仿真软件的介绍........................................................................173.1HFSS仿真软件简介...........................................................................173.1.1HFSS的典型应用........................................................................173.1.2HFSS的特色功能.......................................................................173.1.3HFSS软件的求解原理...............................................................183.2HFSS仿真软件分析方法...................................................................183.2.1有限元数值分析法.............................................................