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1、实验报告（2012/2013学年第一学期）课程名称课程设计实验名称平面缝隙天线实验时间2012/2013学年第一学期指导单位电子科学与工程指导教师一、实验时间：10月15日-10月19日8:30-11:3010月22日-10月26日13:30-17:30二、实验设备与仪器1,硬件：PC机一台2,软件：HFSS软件三、实验过程及成果验证3.1设计要求实验HFSS软件设计中心频率为3GHz的矩形微带天线，并给出其天线参数。介质基片采用厚度为1mm的聚四氟乙烯(Er=2.2)板，天线馈电方式为微带线馈电，采用集总端口馈电。3.1.1设计指标S11≤-10dB，并考
2、虑天线的输入阻抗与辐射臂物理尺寸的关系。3.2设计步骤3.2.1天线结构3.2.1.1在微带线接地板上光刻成缝隙构成微带缝隙天线。图3.2.1.1表示出了微带缝隙天线的结构。图3.2.1微带缝隙天线3.2.1.2微带缝隙天线常见的的缝隙形状有矩形，圆形，或者环形,其缝隙形状如下图3.2.1.2窄缝圆环宽缝圆图3.2.1.2各种缝隙3.2.2计算天线尺寸由于缝隙形状为窄缝的微带缝隙天线与对称阵子相对偶，且较常见，因此先采用窄缝，缝宽暂定为2mm。根据对偶关系，可以知道缝隙的长度与偶极子对称阵子天线的长度相近，约为1/2λ,用公式λ=V/f可以算出中心点的波长，
3、1/2λ≈36mm,介质板的宽度一定要大于缝的长度，为了有富余量，设为50mm,介质板的长度暂定为80mm。馈线的宽度用IE3d进行估计，算得3.07473mm,如下图3.2.2。取3mm,馈线的长度应大于介质板的一半即40mm,暂定50mm.对于辐射边界的设定，由于使用HFSS分析天线时，辐射边界表面和辐射体的距离通常需要大于1/4λ,3GHz的由空间中的1/4λ个波长为25mm,这里创建一个长方体的模型作为辐射表面，天线在长方体中间，辐射表面长宽高至少为130mm,100mm,50mm，辐射表面就取以上各值。各初始参数如下表3.2.2图3.2.2馈线宽度
4、表3.2.2各数据初始参数结构名称变量名变量值(单位:mm)辐射表面长度a130宽度b100高度c50介质板长度Sub_l80宽度Sub_w50馈线馈点Point0长度Length50宽度Strip_w3缝隙长度Cut_l36宽度Cut_w23.2.3HFSS仿真设计3.2.3.1新建设计工程点击File下的New按钮，新建一个工程。如图3.2.3.1.1图3.2.3.1.1建立新的工程3.2.3.1.2.设置求解类型（1）在菜单栏中点击HFSS>SolutionType。（2）在弹出的SolutionType窗口中：选择DrivenModal。（3）点击O
5、K按钮，如图3.2.3.1.2。图3.2.3.1.2设置求解类型3.2.3.1.3.设置模型单位（1）在菜单栏中点击Modeler>Units，在设置单位窗口中选择：mm。（2）点击OK按钮，如图3.2.3.1.3。图3.3设置模型单位3.2.3.2添加和定义设计变量在HFSS中定义和添加如表3.2.2所示的设计变量。从主菜单中选择HFSS>DesignProperties命令，打开设计属性对话框，在该对话框中单击按钮，打开AddProperty对话框。在Name文本框中输入第一个变脸名称a,在Value文本框中输入该变量的初始值130mm,然后单击按钮，即
6、可添加变量a到设计属性对话框中。变量的定义和添加过程如图3.2.3.2.1所示。图3.2.3.2.1定义变量使用相同的操作方法，分别按表3.2.2定义b,c,Sub_l,Sub_w,Point,Length,Strip_w,Cut_lh,Cut_wh。定义完成后，确认设计属性对话框如图3.2.3.2.2图3.2.3.2定义所有变量后的设计属性对话框3.2.3.3设计建模3.2.3.3.1.创建介质基片（1）在菜单栏中点击Draw>Box。（2）在属性（Property）窗口中选择Attribute标签，将该长方体的名字改为Substrate,在Materia
7、l中将材料设置为Roger5880，设置其透明度为0.6。如下图3.2.3.1.1图3.2.3.1.1Attribute选项卡（3）双击操作历史树Substrate下的CreateBox节点，打开Command选项卡，在该选项卡中设置长方体的顶点坐标和尺寸。在Position文本框中输入顶点位置坐标（-Sub_w/2,-Sub_l/2,0）,在XSize，YSize，和Zsize文本框中分别输入长方体的宽，长，高：Sub_w,Sub_l，-1，如图3.2.3.1.2。图3.2.3.1.2Command选项卡此时就创建好了名为Substrate的介质基片。然后
8、按Ctrl+D全屏显示创建的物体模型，如图3.2.3
