【正文】 寬通常小于 3％，在無線通信技術中，對天線的帶寬有了更高的要求；而電路集成度提高，系統(tǒng)對天線的體積有了更高的要求。[關鍵詞] 微帶天線 設計 分析 HFSS 煙臺大學畢業(yè)論文（設計）[Abstract]Antenna as part of the wireless transceiver system, its performance has an important impact on the overall performance of a system. Internal antenna in recent years an increasingly large number of mobile terminals while also increasingly powerful, and also have higher requirements on work coverage and miniaturization of the antenna Band differences between the different munication works, how to make the antennas can cover band and also has a small enough size is the main problem of the design builtin antenna. Microstrip antenna with small size, light weight, thin profile, easy to process many advantages, extensive research and application. Microstrip antenna bandwidth is typically less than 3% have higher requirements on the bandwidth of the antenna in wireless munication technology。微帶天線具有體積小，重量輕，剖面薄，易于加工等諸多優(yōu)點，得到廣泛的研究與應用。微帶天線已得到越來越多的關注，已用于約100MHz～100GHz的寬廣頻域，包括衛(wèi)星通信，雷達，制導武器以及便攜無線電設備等的使用。微帶天線具有很多突出的優(yōu)點，使微帶天線在短短幾十年中快速發(fā)展。微帶天線的小型化是微帶天線的方向發(fā)展之一 [4]。 近年來，許多研究已發(fā)表許多小型圓極化的微帶天線。微帶線饋線網絡是另一個方向的研究 [5]。不同種類的天線適用于不同用途，不同場合，不同頻率，不同要求等不同情況；天線種類繁多，可按照一定特征進行分類：根據用途分類，可分為通信天線，雷達天線等；根據工作頻段分類，可分為短波天線，超短波天線，微波天線等。對于接收天線，傳輸?shù)浇邮諜C上的由天線接收的電磁能量應盡可能轉換為電路中的高頻電流能量；天線和發(fā)射機或接收機應該盡可能良好的匹配。(3) 應有適當?shù)臉O化天線發(fā)送或接收的電磁波一定是規(guī)定極化的，不同極化的電磁波無法互相接收或接收會損失大部分能量。 天線輻射原理天線是用于發(fā)射或接收無線電波的裝置，在很久以前科學家們就證實了只有天線才能將帶有信息的無線電波傳送出去，也只有天線才能將外界的無線電波接收進來，所以在無線電波的傳播過程中天線的作用顯而易見。低頻場變化緩慢，低頻電磁輻射也較弱。就是說這個輻射體若要輻射能量，必須將它做成偶合形、開放形傳導結構，否則產生的輻射會非常微弱甚至無法輻射。當波長遠大于導線長度L時，電流減小，輻射極弱。 天線的基本參數(shù)要了解天線知識，就需要了解天線的基本參數(shù)。接下來介紹天線設計中的一些重要參數(shù) [8]。圖 22 為電磁波電場矢量在空間的方向隨時間變化而形成的軌跡曲線。橢圓極化波就是在傳播過程中的方向是旋轉的電波。用垂直極化波作接收時，天線需要具有垂直極化特性；用水平極化波作接收時，天線需要具有水平極化特性；用右旋極化波作接收時，天線需要具有右旋極化特性；用左旋極化波作接收時，天線需要具有左旋極化特性。輻射特性有功率，場強，極化和相位。遠區(qū)輻射電磁場大都可以表示為： (2. 1)0e(,)jrEf??????煙臺大學畢業(yè)論文（設計）6 (2. 2)0EH????式中，E θ 是電場強度的 θ分量，它與坐標無關，與激勵有關； Hφ 是磁場強度φ的分量，； f (θ， φ) 為天線的方向圖函數(shù)；r 為以天線上一點到某點間的距離； η0 = = 120 為自由空間波阻抗；β= 2 /λ 為相位常數(shù)。通常是通過描述最大輻射方向的兩個正交平面上的剖面圖的方法來描述天線的方向圖。E面和H 面互相正交。天線的輸入阻抗受到諸多因素的影響，比如天線的結構，饋電點的位置，其工作頻率，幾何尺寸，天氣條件以及周圍的環(huán)境等。假設天線的最高工作頻率為 f max ，最低工作頻率為 f min ，對于窄頻帶天線，采用相對帶寬 [(f maxf min)/f0]ⅹ 100% 來表示其頻帶寬度。駐波比與反射成正比，當它們的值越小，它們的匹配越好。在實際的工作中，這一指標幾乎不可能達到。 常 用 的 一 類 微 帶 天 線 是 在一 個 薄 介 質 基 上 ， 一 面 附 上 金 屬 薄 層 作 為 接 地 板 ， 另 一 面 用 光 刻 腐 蝕 等 方 法 作 出 一 定形 狀 的 金 屬 貼 片 ， 利 用 微 帶 線 和 軸 線 探 針 對 貼 片 饋 電 ， 這 就 構 成 了 微 帶 天 線 。 它 將 上 述 接 地 板 刻 出 縫 隙 ， 而 在 介 質 基 片的 另 一 面 印 刷 出 微 帶 線 對 縫 隙 饋 電 。 如 圖 微帶貼片天線 微 帶 天 線 的 性 能微 帶 天 線 一 般 情 況 下 應 用 于 1～ 50GHz的 頻 率 范 圍 內 ， 也 有 用 于 幾 十 GHz的 特 殊天 線 。(3)易 集 成 。 微 帶 天 線 的 分 析 方 法 在 對 天 線 的 性 能 參 數(shù) 進 行 預 先 估 算 之 后 才 可 以 進 行 微 帶 天 線 的 設 計 ， 這 樣 做 有 助于 提 高 高天線研制的質量和效率。波的傳輸方向決定于饋電點。縫平面可看做是在位于微帶片兩端所延伸的面。 兩個低阻抗傳輸線的兩端，形成了兩個縫隙，電場被分解為兩個分量，En 垂直于接地板，E1 平行與接地板，因為 L=λG/2，所以輻 射源 的 垂 直 方 向 上 ， 水 平 分 量 可 以 得 到 最 大 輻 射 ， 垂 直 分 量 相 互 抵 消 而 為 零 。沿 z 方向裂縫面的法向單位矢量為磁流密度。(1)特征阻抗 ZC 及等效介電常數(shù)ε re應用Atwater歸納的公式：設 Wr =W/h，則： (1)exp()? ?? ???? ????? ??? ?(3. 1) (3. 2)???? rC rreZW?? ?? ??? ?? ?在Wr=，ε r =213 時誤差1% 。 (3. 3)12345lh???? (3. 4)????. .????煙臺大學畢業(yè)論文（設計）12 (3. 5) ???? (3. 6)????? (3. 7)???? reW? ?????????? (3. 8)??(3) 終端導納通過終端導納描述了邊緣輻射槽特性，可表示成y s=Gs+jBs ,其中 Bs 為槽的邊緣場產生的等效容性電納； Gs 為單一輻射槽輻射能量的等效電導。(1) 簡化分析模型簡化的分析模型包括傳輸線模型，空腔模型，多端口網絡模型；其中多端口網絡模型是由空腔模型發(fā)展而來的。根據積分變量處理方法的不同，積分方程又可分為譜域矩量法和空間域矩量法。運用這些分析方法可以有效的將微帶結構在頻域內求解和轉化為標量場求解。Sub1：長（X）、寬(Y)、高(Z)分別為12，9，；Feed：7， ，；Ground：12，9，；Slot：， ，；Patch：；；；其中，Rad Box(Air BOX)的尺寸為：；； ；電介質層采用的材料為：Rogers RT/druid 5880(tm)，相對介電常數(shù)：?？梢灾苯永L制的物體(Object)有：Ellipse，Line ， Spiral，Circle，Arc，Rectangle等；還可運用Unite ，Copy，Subtract，Move ，Mirror，Rotate等命令進行復雜模型的組裝。(3) 定義端口和邊界 (Setup Ports/Surfaces)點擊New Boundary進入端口和邊界定義菜單 (Define Ports/Surfaces Menu)。在此模型中，選擇激勵條件為Lumped port。為了看到整個頻段的電參數(shù)，需要進行掃頻，設置如下參數(shù)：起始頻率(StartingFrequency)：1GHz；終止頻率(Ending Frequency)： ；步長數(shù)(Number of Steps)：210，這些工作做好后，即可退出，進行求解。通常選擇S11參數(shù)在 10dB以下的頻率范圍為天線的有效頻率寬度，S11 參數(shù)衰減最大時的頻率為天線的中心頻率。此天線有不同程度的負瓣，說明其能量輻射不太集中，天線輻射和接收信號會有一定的能量