【正文】 ence in the relevant parameters. The resulting suggested that because of the presence of mutual coupling effects and the impact of the presence of the feed work between the pickets, the return loss of microstrip antenna array is greater than the single microstrip antenna array, but antenna gain is significantly larger than a single array antenna, and the antenna array has a better directivity than the single microstrip antenna. III Key words: Microstrip Array Microstrip Array Antenna Directivity Gain HFSS Simulation IV 目錄 摘要 .................................................................................................................................. I 第一章 緒論 .............................................................................................................. 1 微帶天線 ......................................................................................................... 1 微帶天線陣 ..................................................................................................... 1 設(shè)計(jì)目標(biāo)和內(nèi)容安排 ..................................................................................... 2 第二章 微帶天線和微帶陣列天線的基本原理 ........................................ 4 微帶天線的基本原理 ..................................................................................... 4 微帶天線的輻射機(jī)理 .......................................................................... 4 微帶天線的饋電 .................................................................................. 4 微帶天線的分析方法 .......................................................................... 6 微帶陣列天線原理分析 ................................................................................. 7 天線的性能參數(shù)分析 ..................................................................................... 9 第三章 微帶陣元天線設(shè)計(jì) ...............................................................................11 陣元設(shè)計(jì) ........................................................................................................11 介質(zhì)基片的選取 .................................................................................11 計(jì)算微帶貼片的尺寸 .........................................................................11 饋電與阻抗匹配 ................................................................................ 12 HFSS 軟件簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)步驟 .......................................................................... 13 微帶陣列天線陣元的仿真過(guò)程 ................................................................... 14 設(shè)計(jì)陣元模型并仿真分析 ................................................................ 14 天線陣元的總結(jié)分析 ................................................................................... 18 第四章 微帶陣列天線的設(shè)計(jì) ........................................................................... 20 陣元間距的選取 ........................................................................................... 20 并聯(lián)式饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) ................................................................................... 21 微帶陣列天線的仿真結(jié)果及其分析 ........................................................... 22 微帶陣列天線的總結(jié)分析 ........................................................................... 25 第五章 設(shè)計(jì)結(jié)論和工作總結(jié) ........................................................................... 26 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................... 27 1 第一章 緒論 微帶天線 天線是無(wú)線通信系統(tǒng)中重要的組成部分之一，而天線的微型化、集成化是無(wú)線通信領(lǐng)域中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù) ，也是現(xiàn)代科技對(duì)天線技術(shù)的不斷需求和走向，在此條件下人們提出了微帶天線的概念。 本文在學(xué)習(xí)微帶天線和天線陣的原理和基本理論，加以分析，利用 Ansoft 公司的高頻電磁場(chǎng)仿真軟件 HFSS，設(shè)計(jì)了中心頻率在10GHz 的 4 元均勻直線微帶陣列，優(yōu)化和調(diào)整了相關(guān)參數(shù)，然后分別對(duì)單個(gè)陣元和天線陣進(jìn)行仿真，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，對(duì)比兩者在相關(guān)參數(shù)的差異。 I 射頻微帶陣列天線設(shè)計(jì) 摘要 微帶天線是一種具有體積小、重量輕、剖面低、易于載體共形、易于與微波集成電路一起集成等諸多優(yōu)點(diǎn)的天線形式，目前已在無(wú)線通信、遙感、雷達(dá)等諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。最后得到的研究結(jié)果表明，微帶天線陣列相較于單個(gè)微帶天線，由于陣元間存在互耦效應(yīng)以及存在饋電網(wǎng)絡(luò)的影響，微帶陣列天線的回波損耗要大于單個(gè)陣元。 最早于 1953 年提出，當(dāng)時(shí)德尚（ ）教授提出的利用微帶線的輻射來(lái)制成微波天線的 想法 。 最終芒森（ ）和豪威爾（ ）等研究人員 在 1972 年 研制出了第一批 真正意義上用于實(shí)際的微帶天線， 微帶天線的諸多優(yōu)點(diǎn)也被人們所認(rèn)知。 正是由于具有上述優(yōu)點(diǎn)， 使得 微帶天線的應(yīng)用層面非常廣泛，例如：雷達(dá)精確識(shí)別與探測(cè)、地質(zhì)地礦勘測(cè)、無(wú)線通信、 衛(wèi)星通信、便攜式移動(dòng)設(shè)備通信、軍事電子干擾對(duì)抗等諸多軍用和民用領(lǐng)域。相較于單個(gè)微帶天線，微帶天線陣具有強(qiáng)方向性、高增益、方向圖易控制等優(yōu)點(diǎn)。 線陣是最常用的一種排列方式，它是指各陣元單元的中心依次等距排列在一條直線上的直線陣，也叫均勻直線陣。 按 最大 輻射 方向 圖形指向可分為側(cè)射陣列天線、端射陣列天線、和非側(cè)射非端射陣列天線。 按照天線陣的 在使用 功能 上的區(qū)別，可以將天線陣 劃分為同相水平天線、頻率掃描天線、相控陣天線、多波束天線、信號(hào)處理天線、自適應(yīng)天線等。 在本文的天線設(shè)計(jì)中，主要運(yùn)用了 HFSS 軟件對(duì)天線進(jìn)行建模和對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并仿真得到天線的性能參數(shù)和結(jié)果。 在本文內(nèi)容安 排上，第一章作為緒論首先簡(jiǎn)單概述了微帶天線的發(fā)展歷程、性能優(yōu)缺點(diǎn)以及微帶天線在實(shí)際中的應(yīng)用領(lǐng)域；然后簡(jiǎn)單介紹了微帶陣列天線的定義、分類(lèi)和特點(diǎn)；最后提到了此次設(shè)計(jì)用到的 HFSS 仿真軟件和所做的主要工 3 作。 第五章是對(duì)此次設(shè)計(jì)的總結(jié)，包括設(shè)計(jì)結(jié)論以及對(duì)所做工作內(nèi)容的簡(jiǎn)述。 微帶天線的輻射機(jī)理 微帶天線的輻射機(jī)理可以用微帶天線的最普遍一種形式：以微帶貼片天線為例來(lái)進(jìn)行解釋說(shuō)明。由于微帶天線的輻射基本上是由貼片邊沿的邊緣場(chǎng)引起的，那么就可以將輻射電場(chǎng)分解為垂直于接地板平面和平行于接地板平面的兩個(gè)分量。 微帶天線的饋電 5 微帶天線有多種饋電方式，如微帶線饋電、耦合饋電、同軸線饋電和縫隙饋電，其中微帶線饋電和同軸線饋電是最常用的兩種饋電方式。 微 帶線饋電的缺點(diǎn)是 饋線 自身也有 輻射 會(huì)干擾天線方向圖， 產(chǎn)生旁瓣電平，而且在一定程度上 降低 天線