基于hfss新型宽频带微带天线仿真设计

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1、第19卷第11期系统仿真学报@Vbl．19N0．112007年6月JournalofSystemSimulationJun．，2007基于HFSS新型宽频带微带天线仿真设计王扬智，张麟兮，韦高(西北工业大学电子信息学院，西安710072)摘要：采用HFSSl0电磁场仿真软件设计一副新型宽频带微带天线。天线采用空气介质层，通过在脊形接弛I枷灏端用同轴探针对单层方形贴片馈电，减小了探针电感，从而能获得很宽的工作宽带，该天线的仿真和实测驻波比VSWR<2：l的阻抗带宽达到66％，覆盖了2GHz一4GHz的频率范围，且研究结果表明该天线还具备宽波束特性。给出了天线的HFSS仿真设计步骤以及相对

2、应的设计原理，并通过模型仿真结果和加工实物的实测结果进行对比，得出仿真和实测结果具备很好的一致性，结果说明了HFss软件的可靠性和高效性。关键词t宽频带；微带天线；驻波比；宽波束中图分类号：TN92文献标识码：A文章编号：1004．731X(2007)11-2603．04DesigningaNovelBroadbandMicrostripAntennabyUsingHFSSWANGYang—zhi，ZHANGLin-xi，WEIGao(NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’all710072，China)Abstract：Anovelbroadb

3、andmicrostripantennawasdesignedbvHFSSsoftwareinthestudy．Thepatchisonairsubstrateandexcitedacoaxialwhichisstretchedfromtheoftheinductanceisbyprobetopridge-shapedgroundplate，thusprobereducedandthebroadbandisobtained．ItsmeasuredreachesoperationimpedancebandwidthVSWR曼2：166％，covering2GHz～4GHz．Moreove

4、r,fromthisstudyitisindicatedthattheproposedantennahaswidebeamcharacteristics．TheprocessandtheoriesoftheHFSSaxeshowninthethesimulatedanddesignbyusingstudy．Bycomparingexperimentedresults．agoodidentityisobtainedwhichdemonstratesthereliabilityandhighefhciencyofAnsoftHFsSsoftware．KeYwords：broadband；m

5、icrostripantenna；VSWR；widebeam到66％，且研究结果表明该天线具备宽波束特性。引言l新型微带天线的结构由于微带天线具有重量轻、体积小、剖面薄、散射截面小等优点，所以近些年众多科研人员对微带天线进行深入研为了使天线的频带展宽，并考虑到天线重量的因素，所究，且微带天线在卫星通信、导弹遥测、多普勒及其它雷达以这里采用介电常数较低的空气作为介质层，且介质层的厚等领域得到广泛应用。但频带窄一直是微带天线的主要缺度必须很大。但是天线厚度的增大也促使了馈电探针的加长，点，目前人们研究了许多种扩展微带天线工作频带的方法，从而导致探针对天线的输入阻抗引入大电感，使得阻抗失配其

6、基本方法有以下几种：1)增大微带介质层厚度；2)降低程度加大，因此反过来限制了天线频带的展宽。针对这一缺微带介质的介电常数；3)采用有耗介质；4)附加阻抗匹配点，这里设计了一副新型的微带天线，其结构如图1所示。网络等。前三种方法的效果比较小，且第三种方法以天线增益的降低为代价；第四种方法需要设计宽带匹配电路，电路结构复杂，制作难度大。近几年，在以同轴线馈电的微带天线中，人们研究了几种效果较好的宽带微带天线，如L型同轴探针微带贴片天线【l】，E形宽带微带贴片天线【2】，U型开槽的平面倒置F型双频微带天线[3】，基于Vivaldi天线的v型缝宽频带微带天线[4]等。前三种天线的频带特性相对

7、于最基本结构的微带天线有进一步的扩宽，但是这三类微带天线的频带带宽最大不超过50％；虽然v型缝微带天线的频带特性达到很大的带宽，但其传输线的匹配结构很复杂，对设计和加工都造成很大的麻图1新型微带贴片天线结构烦。所以，本文从加工制作的角度考虑，研究并设计一种新型宽频带微带贴片天线，驻波比VSWR≤2：1的阻抗带宽达该天线采用脊形接地板结构，使由接地板顶端伸至贴片的馈电探针长度短至t=4mm，大大减小探针电感。进一步考牧稿日期I2006-05—06