hfss天线设计

《hfss天线设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、天线设计与优化—天线基础内容提要电基本振子的辐射场天线的主要性能参数基本天线结构方向图辐射强度方向性系数效率增益输入阻抗回波损耗内容提要电基本振子的辐射场天线的主要性能参数基本天线结构方向图辐射强度方向性系数效率增益输入阻抗回波损耗天线的定义：发射和接收电磁波的无线电设备，是无线通信系统中的重要一环，其性能直接影响通信系统的品质。天线辐射原理图：电基本振子的辐射场实际应用中复杂的天线都是由电基本振子组成的，电基本振子的辐射特性是复杂天线辐射特性的基础。电基本振子（电流源、电偶极子）：是一段高频电流直导线，导线上的电流处处等幅同相。根据电流连续性原理，在电基本振子两端将同时积存大小

2、相等、符号相反的时变电荷。将电基本振子的中心放置于球坐标系的坐标原点，并使长度dl沿着Z轴方向。矢量位A为：在球坐标系中：辐射的磁场强度：哈密顿算符：辐射的电场强度：球坐标系下：解得：电场强度：内容提要电基本振子的辐射场天线的主要性能参数基本天线结构方向图辐射强度方向性系数效率增益输入阻抗回波损耗方向图：三维场方向图天线的辐射场在固定距离上随球坐标系的角坐标（θ，ϕ）分布的图形称为天线的辐射方向图或辐射波瓣图，简称方向图。完整的天线方向图应该用如所示的三维立体方向图表示，但是由于三维空间立体方向图绘制复杂，工程上常用主瓣轴的剖面图来表示。方向图：主平面方向图HPBW（半功率波束宽

3、度或-3dB波束宽度）：按半功率电平点夹角定义的波束宽度。FNBW（第一零点波束宽度）按主瓣两侧第一零点夹角定义的波束宽度。辐射强度：每单位立体角内由天线辐射出的功率称为辐射强度U，单位为W/Sr（瓦/每立方弧度），其定义为：结论：辐射强度是角度的函数，与距离无关。方向性系数：方向性系数D是指在远场区的某一球面上天线的辐射强度与平均辐射强度之比，即：其中U0为平均辐射强度。注意：通常所说的方向性系数指的是最大辐射方向上的方向性系数,即：效率：天线效率是表征天线将输入高频能量转换为无线电波能量的有效程度，定义为天线的辐射功率与输入功率之比：增益：天线的增益是表征将输入给它的功率按特

4、定的方向辐射的能力。定义在相同输入功率、相同距离的条件下，天线在最大辐射方向上的功率密度与无方向性天线在此方向上的辐射功率密度的比值，其表达式为：效率：天线效率是表征天线将输入高频能量转换为无线电波能量的有效程度，定义为天线的辐射功率与输入功率之比：增益：天线的增益是表征将输入给它的功率按特定的方向辐射的能力。定义在相同输入功率、相同距离的条件下，天线在最大辐射方向上的功率密度与无方向性天线在此方向上的辐射功率密度的比值，其表达式为：输入阻抗：天线的输入阻抗是指天线的输入端所呈现的阻抗值。天线的输入端是指天线与馈线的连接处，天线通过馈线与发射机或接收机相连。由于阻抗匹配程度直接影

5、响功率传输效率，且射频微波频段，馈线的标准阻抗为50Ω，因此天线设计中，尽可能的把天线输入阻抗设计在50Ω，以保证阻抗的匹配。回波损耗：回波损耗（returnloss）是天线输入端口的入射波功率与反射波功率之比，以对数形式来表示，单位是dB，其绝对值可以称为反射损耗。其数值定义为：带宽：带宽的定义方式很多，通常是指天线输入端电压驻波比系数小于某一特定值所对应的频率范围。也可定义交叉极化电平的增加，增益的起伏，方向图主瓣宽度的变化，旁瓣电平的变化或回波损耗的变化等超过某一范围时所对应的频率变化范围为该天线的带宽。带宽的定义方法没有最好的方法，只有较为恰当的方法，应该在特定的应用场合

6、下，对所需的天线特性参数加以同等重要的考虑，用同时满足多项指标的频率范围来确定天线带宽。百分比带宽：比值带宽：绝对带宽：通常情况下窄带天线的带宽用百分比带宽表示，而宽带天线的带宽则用比值带宽表示。若一个低频工作于200MHz，高频工作于1000MHz的宽带天线系统，则称其为5:1带宽的通信系统。另外，在这种特定比值的情况下，带宽具有特定的称谓，如带宽为2:1称为二倍频程，5:1称为五倍频程。一般情况下，如果带宽比值在大于或等于二倍频程内，天线的阻抗和方向图没有显著的变化，则将其归类为宽带天线。百分比带宽：比值带宽：绝对带宽：内容提要电基本振子的辐射场天线的主要性能参数基本天线结构

7、方向图辐射强度方向性系数效率增益输入阻抗回波损耗小结HFSS天线设计中的主要性能指标：天线的激励方式：天线的馈电方式：方向图、回波损耗带宽、中心频率边馈、同轴馈电、CPW波端口激励、集总端口激励通常情况下，激励源个，边界个。13请在HFSS中构建以下图形单位：mm矩形单极子贴片天线subx=28mmsuby=25mmsubh=1.6mmgroundy=5mmfeedx=1mmgap=1mmpatchx=14mmpatchy=16mmxy0（-0.5*feedx,0,0）（-0.5