【正文】 munication, the radar, the remote sensing, the guided weapon as well as the portable wireless apparatus.The paper first reviewed microstrip antennas39。s feed method. Then AnSoft Hfss in the creation of a singlefed circular polarization microstrip antenna and doublefed circular polarization microstrip antenna and doublefed circular polarization microstrip antenna, the analysis of the S11 and VSWR parameters, to draw a pattern. In order to achieve circular polarization, the axis carried on the optimization simulation, to a more satisfactory results.Key words：microstrip antenna；circular polarization。 微帶天線的優(yōu)缺點(diǎn) ............................................................................................................2167。 傳輸線模型法 .......................................................................................................5167。 微帶天線圓極化技術(shù) ......................................................................................................10167。 ANSOFT HFSS 高頻仿真軟件的介紹 .............................................................................19167。 兩路微帶等功率分配器的設(shè)計(jì)與仿真 ..........................................................................25167。 微帶天線的發(fā)展微帶天線的概念早在 1953 年就已經(jīng)提出了，但并未引起工程界的重視。1970 年出現(xiàn)了第一批實(shí)用的微帶天線。由于獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和多樣化的性能，它必將在廣闊的波段內(nèi)的各種無(wú)線電設(shè)備上得到越來越多的應(yīng)用。因此，微帶天線也可以看作一種縫隙天線。由這兩種單元形成的微帶天線分別稱為微帶貼片天線和微帶振子天線。167。（3） 能與有源器件和電路集成為單一的模件，因此適合大規(guī)模生產(chǎn)，簡(jiǎn)化了整機(jī)的制作和調(diào)試，大大降低了成本。（2） 損耗較大，因此效率較低，這類似于微帶電路。（6） 饋線與輻射元之間的隔離差，端射性能差，可能存在表面波。167。特別是圓極化微帶天線高性能圓極化微帶天線在當(dāng)前的應(yīng)用愈加廣泛。第二章 微帶天線的原理技術(shù)167。這個(gè)分析是以微帶開路端和地板所構(gòu)成的口徑場(chǎng)為基礎(chǔ)。微帶天線的分析方法有很多，為簡(jiǎn)單起見，我們以矩形微帶天線為例，采用傳輸線模型分析方法介紹它的輻射原理。則輻射場(chǎng)可認(rèn)為是由貼片沿長(zhǎng)度方向的兩個(gè)開路端上的邊緣場(chǎng)產(chǎn)生的。也就是說，微帶天線的輻射可以等效為由兩個(gè)縫隙組成的二元陣。在分析設(shè)計(jì)天線的過程中，應(yīng)該合理使用理論分析和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件兩種手段，揚(yáng)長(zhǎng)避短，綜合運(yùn)用，才能順利、快速的完成天線的設(shè)計(jì)分析，得到滿意的結(jié)果。如圖 所示矩形微帶貼片天線及坐標(biāo)系，矩形的寬為 w，長(zhǎng) ， 為介質(zhì)內(nèi)波長(zhǎng)。設(shè) y=0 處的電場(chǎng)為 ，縫隙的輻射可以0?Ez用等效磁流來計(jì)算，等效磁流為　　　　　 　　　　　　　　　　 hVzExyEnJm 000?????????（）V0 是縫隙電壓，該磁流與鏡像一起在自由空間輻射，其輻射場(chǎng)的電矢量位為 ??????2/ cos39。??120 wk0?????xduSi0sin除了輻射電導(dǎo)外，縫隙的導(dǎo)納還有一由于邊緣效應(yīng)引起的電納部分，這部分可用微帶傳輸線的延伸長(zhǎng)度來表示 　　　　　　　　　　　　　　（??lYBcs???tan）可用如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算l???0sincosin2HkwF????????? （????????????..?） 　　　　　　　　　 2121?????????wrre??（）式中 為介質(zhì)基板厚度為 h 微帶寬度為 w 的微帶傳輸線的等效介電常數(shù)，e?Yc 為其特性導(dǎo)納。根據(jù)計(jì)算得到的微帶天線的方向圖，微帶貼為方形， 和 分別為半波wl長(zhǎng)，圖(a)為 ，圖(b)為 ?？涨荒Ｐ头ㄊ紫惹蠼饪涨粌?nèi)的場(chǎng)，由邊緣電場(chǎng)的切向分量求得邊緣的等效磁流。并且以上兩種方法都只適用于形狀簡(jiǎn)單的貼片，而積分方程法適用于任何介質(zhì)厚度和任何結(jié)構(gòu)的微帶天線。39。實(shí)際上這個(gè)積分式中源 和場(chǎng) 都是未知的，如果把場(chǎng)點(diǎn) 設(shè)置在??39。167。由于微帶貼片天線的輸入阻抗與饋電點(diǎn)的位置有關(guān)，因此天線與饋線特性阻抗的匹配由適當(dāng)選擇饋電點(diǎn)位置來實(shí)現(xiàn)。(a)微帶饋電　　　　　　　　(b)同軸饋電圖 微帶饋電和同軸饋電二．同軸線饋電同軸線饋電是利用從接地板上的小孔伸入諧振空腔內(nèi)的探針激勵(lì)貼片天線，探針與同軸線的內(nèi)導(dǎo)體相連，同軸線的外導(dǎo)體與接地板相連,如圖 (b)所示。在不共面電磁耦合型饋電結(jié)構(gòu)中還可以在饋線與貼片之間插入一帶有矩形縫隙的接地板，微帶線通過縫隙對(duì)貼片饋電。 微帶天線圓極化技術(shù)167。2． 一個(gè)圓極化波可以分解為兩個(gè)在空間和在時(shí)間上均正交的等幅的極化波。因此，任意極化的來波都可由圓極化天線收到，反之，圓極化天線輻射的圓極化波也可由任意極化的天線收到。例如，國(guó)際通信衛(wèi)星 V 號(hào)上的 4GHz 多波束發(fā)射天線輻射有旋圓極化波，形成兩個(gè)東、西“半球波束”同時(shí)也輻射左旋圓極化波，形成兩個(gè)輻射不同地區(qū)的“波束區(qū)域”,這四個(gè)波束都工作于 4GHz 頻段互不干擾，從而實(shí)現(xiàn)四重頻譜復(fù)用，增加了通信容量。 圓極化實(shí)現(xiàn)技術(shù)一．單片法　單點(diǎn)饋電單片法是設(shè)法在微帶貼片空腔中激勵(lì)兩個(gè)簡(jiǎn)并模，這兩個(gè)簡(jiǎn)并模能輻射正交極化、幅度相等、相位相差 的電磁波。為此，ba?10k取近似正方形貼片 ，激勵(lì)頻率滿足關(guān)系 。?Qef21tan39。??　 利用圖 的幾何關(guān)系求 A 的解：由三角形相似關(guān)系得　　 ， 　　　　　　　　0110kkp??1001kq??（）由上式及（）式得，　 　　Akkp39。39。由（）式可見，若 則 A＝0， （）式的 無(wú)法確定。二．單片法　多點(diǎn)饋電用單貼片實(shí)現(xiàn)圓極化的另一方法是利用兩個(gè)饋電點(diǎn)電來激勵(lì)一對(duì)正交簡(jiǎn)并模并用饋電網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)相位上的正交。3dB 分支電橋可在較寬頻率范圍內(nèi)保持 90176。饋電微帶線在離微帶振子四分之一波長(zhǎng)處短路，使振子和縫隙分別位于電壓和電流的最大值處，輻射場(chǎng)是左旋圓極化波；如果縫隙位置不變，將振子置于距終端四分之三波長(zhǎng)處則可得到一可旋圓極化波。這類天線與微帶貼片天線相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、更高的集成度和更大的帶寬等優(yōu)點(diǎn)。0??（）式中 為 的反變換， 由（）式計(jì)算。微帶縫隙天線有窄縫和寬縫兩種形式，窄縫微帶的縫寬比縫長(zhǎng)小得多，窄縫天線可以看成是振子天線的對(duì)偶形式，只要基片的厚度遠(yuǎn)小于工作波長(zhǎng)，基片對(duì)遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的影響就可以忽略不計(jì)。微帶行波天線具有引人注目的寬帶特性，同時(shí)具有饋電簡(jiǎn)單、波束窄、方向圖隨頻率可變的優(yōu)點(diǎn)。壁壘線由微帶線周期直角彎折而成，它的一個(gè)周期為四個(gè)直角彎頭，輻射由直角彎折產(chǎn)生，為了提高輻射效率和減少不連續(xù)性的影響，彎折切成倒角。?圖 壁壘形微帶行波天線(b)鏈形線鏈形微帶行波天線的結(jié)構(gòu)如圖 所示，由矩形微帶環(huán)(圖 a)或回形微帶環(huán)（圖 b）相隔一定距離級(jí)聯(lián)而成，矩形微帶環(huán)寬度 2T 約為一個(gè)導(dǎo)波波長(zhǎng)，環(huán)長(zhǎng)和環(huán)間距 S 略小于為半個(gè)導(dǎo)波波長(zhǎng)，環(huán)間微帶線的特性阻抗為 50 ，矩形環(huán)微帶線?的特性阻抗為 100 。圖 微帶鏈形天線第三章 圓極化微帶天線的仿真與優(yōu)化167。這樣的一個(gè)設(shè)計(jì)周期往往很長(zhǎng)，難以在當(dāng)今日趨激烈的競(jìng)爭(zhēng)中占有優(yōu)勢(shì)。 圓極化微帶天線的仿真優(yōu)化167。 Air160mm*160mm*70mm,將輻射邊界命名為 Rad1。167。在Goals 標(biāo)簽中點(diǎn)擊 Add 添加優(yōu)化目標(biāo)。說明越接近圓極化。用饋微帶線電，這里選擇用兩路微帶功率分配器兩路微帶等分功率分配器。如圖 41 所示，給出一個(gè)微帶二等分功率分配器實(shí)際結(jié)構(gòu)圖及其導(dǎo)帶的平面電路圖形。由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，當(dāng)信號(hào)從端口③輸入時(shí)，在兩端傳輸線的對(duì)應(yīng)點(diǎn)上電壓是等幅同相的，R 上沒有電流，相當(dāng)于 R 不起作用；而當(dāng)信號(hào)從端口①輸入時(shí)，它將分兩路到達(dá)端口 ②，只要 R 的數(shù)值和位置選擇合適，可以使兩路信號(hào)相互抵消，從而使得①和② 兩個(gè)端口隔離。1?下面運(yùn)用 HFSS 對(duì)兩路微帶等分功率分配器進(jìn)行仿真：圖 功分器 HFSS 仿真圖經(jīng)過 Analyze，結(jié)果如下：2. 242322120 Gain[dB]Freq[GHz]圖 S11 反射系數(shù)圖2. VSWR[dB]Freq[GHz] 圖 端口 1 的電壓駐波比 Gain[dB]Freq[GHz] S21 3 圖 S21 和 S31 反射系數(shù)圖比較1010120220140 ang[de]Freq[GHz] S21 3圖 S21 和 S31 的相位比較從圖 和圖 可以看出當(dāng)頻率為 時(shí),S11 ,電壓駐波比為 ,說明此功率分配器在 時(shí)匹配很好。 雙饋圓極化微帶天線的仿真分析167。由于 50Ω 的微帶線的寬度為 ，相2?位差 90?時(shí)的長(zhǎng)度也即是 /4 為 ，又微帶線處于貼片兩邊的中心位置，0e?所以 La 應(yīng)該為 。 優(yōu)化天線模型這里我對(duì)天線的饋電點(diǎn)位置進(jìn)行改動(dòng)，進(jìn)行優(yōu)化。從圖 可以看出，軸比低于 3dB 的角度范圍為 48