微带天线仿真设计(圆形侧馈)

太原理工大学

微波技术与天线课程设计设计题目：微带天线仿真设计

学生姓名

学号

专业班级

指导教师

专业班级学生姓名课程名称微波技术与天线课程设计太原理工大学现代科技学院

课程设计任务书

注：课程设计完成后，学生提交的归档文件应按，封面—任务书—说明书—图纸的顺序进

行装订上交（大张图纸不必装订）

指导教师签名： 日期：

专业班级 学号 姓名 成绩

设计名称 微波器件或天线

设计 设计周数 1.5周 指导教师

设计

任务

主要

设计

参数 1 熟悉HFSS 仿真平台的使用 2 熟悉微带天线的工作原理与设计方法 3 在HFSS 平台上完成如下仿真设计 题目一：三角形微带天线设计（同轴馈），900MHz ，1800MHz /2.4GHz ， 4GHz /2.4GHz ，5.8GHz 学号为1、6完成此题 题目二：三角形微带天线设计（侧馈），900MHz ，1800MHz /2.4GHz ， 4GHz /2.4GHz ，5.8GHz 学号为2、7完成此题 题目三：圆形微带天线设计（同轴馈），900MHz ，1800MHz /2.6GHz ， 4GHz /2.4GHz ，5.8GHz 学号为3、8完成此题 题目四：圆形微带天线设计（侧馈），900MHz ，1800MHz /2.6GHz ， 4GHz /2.4GHz ，5.8GHz

学号为4、9完成此题

题目五：半波偶极子天线设计，900MHz ，1800MHz /2.6GHz ， 4GHz /2.4GHz ，5.8GHz

学号为5、0完成此题

4 结合同组其他同学的设计结果完成对于结构参数与性能之间关系的探讨

5 在1.5周内完成设计任务

设计内容 设计要求 1、 6. 5：分组、任务分配、任务理解

2、 6. 6：查阅参考资料，理论上熟悉所设计的器件的工作原理与特性，完成方案的设计

3、 6. 7~6.9：熟悉仿真平台的使用，完成在平台上的建模，设置，结果提取与分析，以

及验收。

4、 6. 12：同组同学结果汇总及讨论

5、 6.13~6.14：设计说明书的撰写

在设计过程中，作为设计小组成员，每位同学要具有团队意识和合作精神，并最终独立

完成自己的设计任务。

主要参考

资 料

刘学观，微波技术与天线，西安电子科技大学电出版社，2008

李明洋，HFSS 应用设计详解，人民邮电出版社，2010 学生提交 归档文件 1、相关知识及基本原理 2、参数归纳：材质、尺寸

3、软件仿真过程及结果分析

4、设计总结

……

……

一、设计题目

微带天线仿真设计（圆形侧馈）

二、设计目的

1.理解和掌握微带天线的设计原理

2.选定微带天线的参数：工作频率、介质基片厚度、贴片模型及馈电点位置。

3.创建工程并根据设计尺寸参数指标绘制微带天线HFSS 模型。

4.保存工程后设定边界条件、求解扫描频率，生成S 参数曲线和方向图。

5.观察对比不同尺寸参数的微带天线的仿真结果，并分析它们对性能的影响。

三、设计原理

矩形贴片是微带贴片天线最基本的模型，本设计就是基于微带贴片天线基础理论以及熟练掌握HFSS10仿真软件基础上，设计一个右手圆极化矩形贴片天线，其工作频率为2.45GHz ，分析其远区辐射场特性以及S 曲线。

矩形贴片天线示意图

四、贴片天线仿真步骤

1、建立新的工程

运行HFSS ，点击菜单栏中的Project>Insert HFSS Dessign ，建立一个新的工程。

2、设置求解类型

（1）在菜单栏中点击HFSS>Solution Type 。

（2）在弹出的Solution Type 窗口中

（a ）选择Driven Modal 。

（b ）点击OK 按钮。

3. 设置模型单位

将创建模型中的单位设置为毫米。

（1）在菜单栏中点击3D Modeler>Units 。

（2）设置模型单位：

（a ）在设置单位窗口中选择：mm 。

（b ）点击OK 按钮。

………

4、创建微带天线模型

（1）创建地板GroundPlane 。在菜单栏中点击Draw>Rectangle,创建矩形模型。在坐标输入栏中输入起始点的坐标：X ：-45，Y ：-45，Z ：0按回车键。在坐标输入栏中输入长、宽：dX ：90，dY ：90，dZ ：0按回车键。在特性（Property ）窗口中选择Attribute 标签，将该名字修改为GroundPlane 。

（2）为GroundPlane 设置理想金属边界。在菜单栏中点击Edit>Select>By Name 。在对话框中选择GroundPlane ，点击OK 确认。在菜单栏中点击HFSS>Boundaries>Assign>Perfect E 。在理想边界设置窗口中，将理想边界命名为PerfE_Ground ，点击OK 确认。在3D 模型窗口中将3D 模型以合适的大小显示（可以用Ctrl+D 来操作）。

（3）建立介质基片。在菜单栏中点击Draw>Box 或者在工具栏中点击按钮，创建长方体模型。在右下角的坐标输入栏中输入长方体的起始点位置坐标：X: -22.5，Y ：-22.5，Z ：0。按回车键结束输入。输入各坐标时，可用Tab 键来切换。输入长方体X 、Y 、Z 三个方向的尺寸：dX ：45，dY ：45，dZ ：5按回车键结束输入。在特性（Property ）窗口中选择Attribute 标签，将该名字修改为Substrate 。点击Material 选项后面的按钮，将材料设置为Rogers R04003。点击Color 后面的Edit 按钮，将颜色设置为绿色，点击OK 确认。

（4）建立贴片Patch 。在介质基片上创建贴片天线。在菜单栏中点击Draw>Rectangle,创建矩形模型。在坐标输入栏中输入起始点的坐标：X ：-16，Y ：-16，Z ：5按回车键。在坐标输入栏中输入长、宽：dX ：32，dY ：32，dZ ：0按回车键。在特性（Property ）窗口中选择Attribute 标签，将该名字修改为Patch 。点击Corlor 后面的Edit 按钮，将颜色设置为黄色，点击OK 确认。

（5）为Patch 设置理想金属边界。在菜单栏中点击Edit>Select>By Name 。在对话框中选择Patch ，点击OK 确认。在菜单栏中点击HFSS>Boundaries>Assign>Perfect E 。在理想边界设置窗口中，将理想边界命名为PerfE_Patch ，点击OK 确认。

（6）创建切角。创建供贴片天线相减的切角时，首先在坐标原点处创建三角形，然后将其移动到方形贴片的顶点处。在菜单栏中点击Draw>Line 。在坐标输入栏中输入点的坐标：X ：0，Y ：0，Z ：5按回车键。在坐标输入栏输入点的坐标：X ：-16，Y ：0，Z ：5按回车键。在坐标输入栏中输入点的坐标：X ：0，Y ：32，Z ：5按回车键。在坐标输入栏中输入点的坐标：X ：0，Y ：0，Z ：5按回车键。在特性（Porperty ）窗口中选择Attribute 标签，将名字修改为Cut 。在菜单栏点击Edit>Select>By Name 。在对话窗口中选择Cut ,点击OK 按钮。在菜单栏中点击Edit>Arrange>Move 。在坐标输入栏中输入点的坐标：X ：0，Y ：0，Z ：0。按回车键。在坐标输入栏输入坐标：dX ：16，dY ：-16，dZ ：0。按回车键。可以通过旋转复制创建另一个切角。在菜单栏中点击Edit>Duplicate>Around Axis 。将轴设置为Y 轴，旋转角度为180 deg ，点击确认键。将切角的名字改为Cut_1。在菜单栏点击Edit>Select>By Name 。在对话窗口中选择Cut_1 ,点击OK 按钮。在菜单栏中点击Edit>Arrange>Move 。在坐标输入栏中输入点的坐标：X ：0，Y ：0，Z ：0; dX=0, dY=0, dZ=5; 按回车键。

（7）用Patch 将切角减去。在菜单栏中点击Edit>Select>By Name,在弹出的窗口中利用Ctrl 键选择Patch 、Cut 和Cut_1。在菜单栏中点击3D Modelean >Boolean>Subtract,在Subtract 窗口中做一下设置：Blank Parts ：Patch ；Tool Parts ：Cut ，Cut_1；Clone tool object before subtract 复选框不选。点击OK 按钮结束设置。这样三角形贴片就建成了。

（8）创建探针Pin 。在菜单栏中点击Draw>Cylinder 。在坐标输入栏中输入圆柱中心点的坐标：X ：0，Y ：8，Z ：0按回车键。在坐标输入栏中输入圆柱半径：dX ：0, dY ：0.5，dZ ：0按回车键。在坐标栏

………………

中输入圆柱的高度：dX：0，dY：0，dZ：5；按回车键结束输入。在特性（Porperty）窗口中选择Attributr 标签，将该圆柱的名字修改为Pin。点击Material后面的按钮，将材料设置为pec。利用快捷键Ctrl+D 将模型调整至合适大小。

（9）创建端口面Port。在菜单键中点击Draw>Circle。在坐标输入栏中输入圆心点的坐标：X：0，Y：8，Z：0按回车键。在坐标输入栏输入半径：dX：0，dY：1.5，dZ：0按回车键。在特性（Property）窗口中选择Attribute标签，将名字修改为Port。

（10）用GroundPlane 将Port减去。在菜单栏中点击Eidt>Select>By Name,在弹出的窗口中利用Ctrl键选择GroundPlane和Port。在菜单栏中点击3D Modeler>Boolean >Subtract ,在Subtract窗口中做以下设置：Blank Parts：GroundPlane；Tool Parts：Port；选中Clone tool objects before subtract 复选框。点击OK按钮结束设置。

5、创建辐射边界

创建Air，在菜单栏中点击Draw>Box,创建长方体模型。在右下角的坐标输入栏中输入长方体的起始点位置坐标：X：-80，Y：-80，Z：-35；按回车键结束输入。输入长方体的尺寸：dX：160，dY：160，dZ：70按回车键。在特性（Property）窗口中选择Attribute标签，将长方体的名字修改为Air。在菜单栏中点击Edit>Select>By Name 。在对话框中选择Air，点击OK确认。在菜单栏中点击HFSS>Boundaries>Radiation。在辐射边界窗口中，将辐射边界命名为Rad1，点击OK按钮。

6、设置端口激励

在菜单栏中点击Edit>Select>By Name，选中Port，在菜单栏中点击HFSS>Excitation>Assign>Lumped Port。在LumpedPort窗口的General标签中，将该端口命名为p1，点击Next。在Modes 标签中的Integration line zhong点击None，选择New Line，在坐标栏中输入：X：0，Y：9.5，Z：0；dX：0，dY：-1，dZ：0。按回车键，点击Next按钮直至结束。

7、求解设置

为该问题设置求解频率及扫频范围

（a）设置求解频率。在菜单栏中点击HFSS>Analysis Setup>Add Solution Setup。在求解设置窗口中做以下设置：Solution Frequency ：2.45GHz；Maximun Number of Passes：15；Maximun Delta S per Pass ：0.02。点击OK结束。

（b）设置扫频。在菜单栏中点击HFSS>Analysis Setup>Add Sweep 。选择Setup1，点击OK确认。

在扫频窗口中做以下设置：Sweep Type：Fast；Frequency Setup Type：Linear Count；Start :2.0GHz；

Stop：3.0GHz；Count：400；将Save Field复选框选中，点击OK确认。

8、设置无限大球面

在菜单栏中点击HFSS>Radiation>Insert Far Field Setup>Infinite Sphere。在Infinite Sphere标签中做以下设置：Phi：Start：0 deg，Stop：180deg，Step：90 deg；Theta：Start：0 deg，Stop：360 deg，Step：10 deg。点击OK确认。

9、确认设计

方法一：由主菜单选HFSS/Validation Check对设计进行确认，如图2.4。

…

…

方法二：在菜单栏直接点即可。

图5 确认设计

如图5所示均打勾即可，点Close 结束。

10.、保存工程

在菜单栏中点击File>Save As,在弹出的窗口中将工程命名为hfss_Patch,并选择保存路径。

11、求解该工程

在菜单栏点击HFSS>Analyze 。

12、后处理操作

（1）S 参数（反射系数）。

绘制该问题的反射系数曲线，该问题为单端口问题，因此反射系数是11s

。 点击菜单栏HFSS>Result>Create Report 。在创建报告窗口中做以下选择：Report Type ：Modal S Parameters ；Display Type ：Rectangle 点击OK 按钮。在Trace 窗口中做以下设置：Solution ：Setup1:Sweep1； Domain ：Sweep 点击Y 标签，选择：Category ：S parameter ；Quantity ：S （p1，p1）；Function ：dB ，然后点击Add Trace 按钮。点击Done 按钮完成操作，绘制出反射系数曲线。

（2）2D 辐射远场方向图。

在菜单栏点击HFSS>Result >Create Report 。在创建报告对话框中做以下选择：Report Type ：Far Fields ；Display Type ：Radiation Pattern 。点击OK 按钮。在Trace 窗口中做以下设置：Solution ：Setup1：LastAdptive ；Geometry ：ff_2d 。在Sweep 标签中，在Name 这一列中点击第一个变量Phi ，在下拉菜单中选择The 。点击Mag 标签，选择：Category ：Gain ；Quantity ：GainTotal ；Function ：dB,点击Add Trace 按钮。最后点击Done 按钮完成操作，绘制出方向图。

13、保存并退出HFSS 五、设计仿真结果

圆形贴片

1、圆形贴片模型图

2、2D 辐射远场方向图

3、S 参数（反射系数）

……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………

4、3D 远场图

六 、心得体会 经过此次课程设计，让我进一步了解了微带天线的结构与性能。另外根据指导书上详细的的指导我又熟悉了hfss 软件的使用，并在这个过程中总结了几条心得： 1、调整馈电点时pin 和port 的位置要同步调整 2、需要什么形状的贴片时可以直接用划线的方式直接画出所需的形状，不必要用矩形再去截取，这样会方便很多。 另外，本次设计也存在诸多不足，最主要的还是相关知识有限不能很好的了解天线的工作原理，当然这次课程设计收获也是挺大的。

……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………

基于HFSS矩形微带贴片天线的仿真设计报告

.. .. .. 矩形微带贴片天线的仿真设计 实验目的：运用HFSS的仿真能力对矩形微带天线进行仿真 实验容：矩形微带天线仿真：工作频率7.55GHz 天线结构尺寸如表所示： 名称起点尺寸类型材料 Sub -14.05，-16，0 28.1，32，0.794 Box Rogers 5880 （tm）GND -14.05，-16，-0.05 28.1，32，0.05 Box pec Patch -6.225，-8，0.794 12.45 , 16, 0.05 Box pec MSLine -3.1125，-8，0.794 2.49 , -8 , 0.05 Box pec Port -3.1125，-16，-0.05 2.49 ,0, 0.894 Rectangle Air -40，-40，-20 80，80，40 Box Vacumn 一、新建文件、重命名、保存、环境设置。 （1）、菜单栏File>>save as,输入0841，点击保存。 （2）. 设置激励终端求解方式：菜单栏HFSS>Solution type>Driven Termin ，点击OK。

（3）、设置模型单位：3D Modeler>Units选择mm ，点击OK。 （4）、菜单栏Tools>>Options>>Modeler Options,勾选”Edit properties of new pri”, 点击OK。 二、建立微带天线模型 (1)、插入模型设计 （2）、重命名

输入0841 (3)点击创建GND,起始点：x:-14.05，y:-16，z:-0.05，dx:28.1,dy:32,dz:0.05 修改名称为GND, 修改材料属性为 pec， (4)介质基片：点击，：x:-14.05，y:-16，z:0。dx: 28.1，dy: 32，dz: 0.794， 修 改名称为Sub，修改材料属性为Rogers RT/Duriod 5880，修改颜色为绿色，透明度0.4。

实验七 微带贴片天线的设计与仿真

实验七微带贴片天线的设计与仿真 一、实验目的 1.设计一个微带贴片天线 2..查看并分析该微带贴片天线的 二、实验设备 装有HFSS 13.0软件的笔记本电脑一台 三、实验原理 传输线模分析法求微带贴片天线的辐射原理如下图所示： 设辐射元的长为L，宽为ω，介质基片的厚度为h。现将辐射元、介质基片和接地板视为一段长为L的微带传输线，在传输线的两端断开形成开路，根据微带传输线的理论，由于基片厚度h<<λ，场沿h方向均匀分布。在最简单的情况下，场沿宽度ω方向也没有变化，而仅在长度方向(L≈λ/2)有变化。 在开路两端的电场均可以分解为相对于接地板的垂直分量和水平分量，两垂直分量方向相反，水平分量方向相同，因而在垂直于接地板的方向，两水平分量电场所产生的远区场同向叠加，而两垂直分量所产生的场反相相消。因此，两开路端的水平分量可以等效为无限大平面上同相激励的两个缝隙，缝的电场方向与长边垂直，并沿长边ω均匀分布。缝的宽度△L≈h，长度为ω，两缝间距为L≈λ/2。这就是说，微带天线的辐射可以等效为有两个缝隙所组成的二元阵列。 四、实验内容 利用HFSS软件设计一个右手圆极化天线，此天线通过微带结构实现。中心频率为2.45GHz，选用介质基片R04003，其介电常数为εr=2.38，厚度为h =5mm。最后得到反射系数和三维方向图的仿真结果。 五、实验步骤 1.建立新工程 了方便建立模型，在Tool>Options>HFSS Options中讲Duplicate Boundaries with geometry 复选框选中。 2.将求解类型设置为激励求解类型： （1）在菜单栏中点击HFSS>Solution Type。

微带天线仿真设计(5)讲解

太原理工大学现代科技学院 微波技术与天线课程设计 设计题目：微带天线仿真设计（5） 专业班级 学号 姓名 指导老师

专业班级 学号 姓名 成绩 设计题目：微带天线仿真设计（5） 一、设计目的： 通过仿真了解微带天线设计 二、设计原理： 1、微带天线的结构 微带天线是由一块厚度远小于波长的介质板（成为介质基片）和（用印刷电路或微波集成技术）覆盖在他的两面上的金属片构成的，其中完全覆盖介质板一片称为接触板，而尺寸可以和波长想比拟的另一片称为辐射元。 微带天线的馈电方式分为两种，如图所示。一种是侧面馈电，也就是馈电网络与辐射元刻制在同一表面；另一种是底馈，就是以同轴线的外导体直接与接地板相连，内导体穿过接地板和介质基片与辐射元相接。 微带天线的馈电 （a ）侧馈 （b ）底馈 2、微带天线的辐射原理 用传输线模分析法介绍矩形微带天线的辐射原理。矩形贴片天线如图： … …………… …… …… …… … …装 …… …… …… …… … …… …… …… 订… …… … …… …… …… …… …… … …线 …… …… …… …… … …… …… ……

设辐射元的长为L，宽为ω，介质基片的厚度为h。现将辐射元、介质基片和接地板视为一段长为L的微带传输线，在传输线的两端断开形成开路，根据微带传输线的理论，由于基片厚度h<<λ，场沿h方向均匀分布。在最简单的情况下，场沿宽度ω方向也没有变化，而仅在长度方向（L≈λ/2)有变化。在开路两端的电场均可以分解为相对于接地板的垂直分量和水平分量，两垂直分量方向相反，水平分量方向相同，因而在垂直于接地板的方向，两水平分量电场所产生的远区场同向叠加，而两垂直分量所产生的场反相相消。因此，两开路端的水平分量可以等效为无限大平面上同相激励的两个缝隙，缝的电场方向与长边垂直，并沿长边ω均匀分布。缝的宽度△L≈h，长度为ω，两缝间距为L≈λ/2。这就是说，微带天线的辐射可以等效为有两个缝隙所组成的二元阵列。 经过查阅资料，可以知道微带天线的波瓣较宽，方向系数较低，这正是微带天线的缺点，除此之外，微带天线的缺点还有频带窄、损耗大、交叉极化大、单个微带天线的功率容量小等.在这个课设中，借助EDA仿真软件Ansoft HFSS进行设计和仿真。Ansoft公司推出的基于电磁场有限元方法（FEM）的分析微波工程问题的三维电磁仿真软件，Ansoft HFSS 以其无与伦比的仿真精度和可靠性，快捷的仿真速度，方便易用的操作界面，稳定成熟的自适应网格剖分技术，使其成为高频结构设计的首选工具和行业标准，并已广泛应用于航

矩形微带天线的馈电点的位置z和馈线的宽度的计算公式

求矩形微带天线的在侧馈（微带线馈电）情况下，馈电点的位置z 和馈线的宽度的计算公式。 求矩形微带天线的在侧馈（微带线馈电）情况下，馈电点的位置z 和馈线的宽度的计算公式。 假设此微带贴片天线将与50欧姆的微带线链接。 急需相关公式，非常感谢高手赐教！ 已知：矩形贴片天线 辐射边沿可以看作用微带传输线连接起来的辐射槽,如图12 - 17 所示,单个辐射槽的辐射电导为 W ≤λ0 W>λ0 单个辐射槽的辐射电纳为 式中 k0=2π/λ0是自由空间的波数,Z0是宽度W 的微带特性阻抗,εe 是有效介电常数 , ΔL 是边沿电容引起的边沿延伸。由下图可看出,边沿电场盖住了微带边沿,等效为贴片的电长度增加。 微带贴片天线22 0220 90120W G W λλ???=????0B =()()01/21112122/0.2640.30.4120.258/0.8r r e e e Z h W W h L h W h εεεεε-?=???+-???=++? ???? ?++?=?-+??

Y in Y 0L L h G +j B G +j B ???? 为了计算天线的辐射阻抗,天线可以等效为槽阻抗和传输线级联。输入导纳为 式中Ys 为式（12 - 17）给出的辐射槽导纳,β=2πεe/λ0微带线内传播常数。谐振时, L+ΔL=λg/2=λ0/2εe, 式(12 - 19)仅剩两个电导,即 Y in=2G 微带天线的工作频率与结构参数的关系为 W 不是很关键,通常按照下式确定: 000tan (2)tan (2) s in s s Y jY L L Y Y Y Y jY L L ββ++?=+++?02(2)e f L L ε=+?1/20221r c W f ε??= ?+??

实验一：微带天线的设计与仿真

实验一：微带天线的设计与仿真 一、实验步骤、仿真结果分析及优化 1、原理分析： 本微带天线采用矩形微带贴片来进行设计。 假设要设计一个在2.5GHz 附近工作的微带天线。我采用的介质基片， εr= 9.8, h=1.27mm 。理由是它的介电系数和厚度适中，在2.5GHz 附近能达到较高的天线效率。并且带宽相对较高。 由公式：2 /1212-?? ? ??+= r r f c W ε=25.82mm 贴片宽度经计算为25.82mm 。 2 /1121212 1-?? ? ?? +-+ += w h r r e εεε=8.889； ()()()()8.0/258.0264.0/3.0412.0+-++=?h w h w h l e e εε ?l=0.543mm ； 可以得到矩形贴片长度为： l f c L e r ?-= 22ε=18.08mm 馈电点距上边角的距离z 计算如下： ) 2( cos 2 ) (cos 2)(5010 22z R z G z Y e r in ?===λεπβ 2 20 90W R r λ= （0λ<

计算结果：在这类介质板上，2.5GHz 时候50Ω传输线的宽度为1.212mm 。 2、计算 基于ADS 系统的一个比较大的弱点：计算仿真速度慢。特别是在layout 下的速度令人 无法承受，所以先在sonnet 下来进行初步快速仿真。判断计算值是否能符合事实。 sonnet 中的仿真电路图如下： S11图象如下： 可见，按照公式计算出来的数据大致符合事实上模拟出来的结果。但是发现中心频率发生了偏移，这主要是由于公式中很多的近似引起的。主要的近似是下面公式引起 2 20 90W R r λ= （0λ<

矩形微带天线设计与分析

矩形微带天线设计与分析 万聪，沈诚诚, 王一平 2011级通信2、4班 沈诚诚：主要负责资料准备与整理 王一平：主要负责论文的格式与后期资料扩充 万聪：主要负责设计模型 三人共同学习hfss软件设计模型，共同参与讨论编写论文，发扬团结合作的精神，克服所遇到问题，完成好老师布置的作业。 摘要：微带天线以其体积小、重量轻、低剖面等独特的优点引起了相关领域的广泛重视，已经被广泛应用在1OOMHz—1OOGHz的宽广频域上的大量的无线电设备中。本文介绍了一种谐振频率为2.45GHz，天线输入阻抗为50Ω的使用同轴线馈电的矩形微带天线。本论文给出了详细的设计流程：根据理论经验公式初步计算出矩形微带天线的尺寸，然后在HFSS里建模仿真，根据仿真结果反复调整天线的尺寸，直到仿真结果中天线的中心频率不再偏离2.44GHz为止。微带天线固有的缺陷是窄带性，它的窄带性主要是受尺寸的影响，在不改变天线中心频率的前提下，通过理论经验公式与仿真软件的结合，给出了微带天线比较合理的尺寸。通过HFSS 13.0软件对该天线进行仿真、优化，最终得到最佳性能。 关键词：微带天线、谐振频率、HFSS

Abstract: the microstrip antenna has attracted wide attention from related fields with the advantages of small volume, light weight, low profile, unique, a lot of radio equipment has been widely applied in broad frequency range 1OOMHz - 1OOGHz of the. This paper introduces a 2.45GHz resonant frequency, input impedance of the antenna for the rectangular microstrip antenna using a 50 ohm coaxial feed. This paper gives a detailed design process: according to the theory of empirical formula calculated the size of rectangular microstrip antenna, then modeling and Simulation in HFSS, repeated adjustment according to the simulation results of the antenna size, until the simulation results in the center frequency antenna can not depart from the 2.44GHz to stop. The inherent defects of microstrip antenna is narrow, narrow band it is mainly affected by the size, in the premise of not changing the antenna center frequency, through a combination of theoretical formula and simulation software, the reasonable size of microstrip antenna. The antenna is simulated by HFSS 13 software, optimization, and ultimately get the best performance. Keywords: microstrip antenna, resonant frequency, HFSS

线馈矩形微带天线的分析

10.8线馈矩形微带天线的分析*、** 10.8.1三维有限差分法对线馈矩形微带天线的分析** 摘要：本文使用三维FDTD 算法实现文献《Application of the three_Dimensional Method to the analysis if Planar Microtrip Circuits 》IEEE trans. On MTT 1990 38(7)的一个矩形微带贴片天线的S11参数的计算。采用MA TLAB 编程完成数值计算，并与文中的结果进行了比较。 （1） 概述 文献《Application of the Three_Dimensional Finite Difference Time Domain Method to the Analysis of Planar Microtrip Circuits 》给出了详细的理论分析。本文主要是从该文出发，采用MA TLAB 程序完成数值计算过程，画出了时间步为200，400，600，800时介质内的电场分布图形。天线的尺寸如图10.65所示： 图10.70 线馈矩形微带天线结构 （2） 理论基础 支配方程： E t H ?-?=??μ H t E ??=??ε 由此推导出有限差分方程： * 由毕战红, 代子为, 韩春元, 白波, 赵洪涛, 路鹏同学完成 ** 由毕战红同学完成 2.09 2.46 16mm 12.45mm 0.794m 上视图 侧视图

)()(,1,,,,,1 ,,,,,,2 /1,,,2/1,,,n k j i z n k j i z n k j i y n k j i y n k j i x n k j i x E E y t E E z t H H ---+-??--??+ =μμ； )()(1,,,,,,,,1,,,,2 /1,,,2/1,,,n k j i x n k j i x n k j i z n k j i z n k j i y n k j i y E E z t E E x t H H ---+-??--??+ =μμ； )()(,,1,,,,,1,,,,,2 /1,,,2/1,,,n k j i y n k j i y n k j i x n k j i x n k j i z n k j i z E E x t E E y t H H ---+-??--??+ =μμ； )()(2 /1,,,2/11,,,2/1,,,2/1,1,,,,,1,,,+++++++-??--??+ =n k j i y n k j i y n k j i z n k j i z n k j i x n k j i x H H z t H H y t E E εε; )()(2 /1,,,2/1,,1,2/1,,,2/1,,1,,,,1,,,+++++++-??--??+ =n k j i z n k j i z n k j i x n k j i x n k j i y n k j i y H H x t H H z t E E εε; )()(2 /1,,,2/1,1,,2/1,,,2/1,,1,,,,1,,,+++++++-??--??+ =n k j i x n k j i x n k j i y n k j i y n k j i z n k j i z H H y t H H x t E E εε （3） 数值计算分析 A. 网格划分与时间步确定 由于感兴趣的频段范围是DC ——20GHz ，不妨将25GHz 取为频段的上限。则波长λ的最小值应该是mm f c 12max min ==λ 考虑到?的取值应该小于等于20min λ所以仅仅从频带的角度考虑，应该有： mm 6.020min max =≤?λ (10.8.1) z 方向上的介质厚度为0.794mm ，可以将其分为3个网格，z ?近似有mm z 265.0=?。符合max ?≤?z 的要求。Y 方向上的长度为16mm,可以将其分为40个网格或80个网格。如果分为80个网格，则mm y 2.0=?，由于Y 方向上的场分布不是我们特别感兴趣的所以不必要将其分的太细，取40个网格就可以。这样就有mm y 4.0=?，符合max ?≤?y 。 比较困难的是确定x ?的值，由于在x 方向上有三个尺寸，12.45mm,2.09mm,2.46mm 如果想将每一个尺寸都恰好分为整数个网格数，比较困难。考虑到天线的尺寸12.45mm 要尽量准确，因此先从这个入手。文献中给出的389.0=?x mm ，天线区域分为32个网格，这样有448.1232389.0=?，与实际的尺寸有0.002mm 的误差，而微带馈线的宽度为 mm 334.26389.0=?，误差为-0.126mm,微带馈线的位置为945.15389.0=?mm,误差为： -0.115mm.。 可以考虑的另外一种方法：取mm x 2075.0=?，这样天线区域刚好分为60个网格，

微带天线设计

08通信 陆静晔0828401034

微带天线设计 一、实验目的： ● 利用电磁软件Ansoft HFSS 设计一款微带天线 ? 微带天线的要求：工作频率为2.5GHz ，带宽（S11<-10dB ）大于5%。 ● 在仿真实验的帮助下对各种微波元件有个具体形象的了解。 二、实验原理： 微带天线的概念首先是由Deschamps 于1953年提出来的，经过20年左右的发展，Munson 和Howell 于20世纪70年代初期制造出了实际的微带天线。微带天线由于具有质量轻、体积小、易于制造等优点，现今已经广泛应用于个人无线通信中。 图1-1是一个简单的微带贴片天线的结构，由辐射源、介质层和参考地三部分组成。与天线性能相关的参数包括辐射源的长度L 、辐射源的宽度W 、介质层的厚度h 、介质的相 对介电常数εr 和损耗正切tan δ、介质层的长度LG 和宽度WG 。图1-1 所示的微带贴片天线是采用微带线来馈电的，本次将要设计的矩形微带贴片天线采用的是同轴线馈电，也就是将同轴线接头的内芯线穿过参考地和介质层 与辐射源相连接。 对于矩形贴片微带天线，理论分析时可以采用传输线模型来分析其性能。矩形贴片微带天线的工作主模式是TM 10模，意味着电场在长度L 方向上有λg /2的改变，而在宽度W 方向上保持不变，如图1-2（a ）所示，在长度L 方向上可以看作成有两个终端开路的缝隙辐射出电磁能量，在宽度W 方向的边缘由于终端开路，所以电压值最大电流值最小。从图1-2（b ）可以看出，微带线边缘的电场可以分解成垂直于参考地的分量和平行于参考地的分量两部分，两个边缘的垂直分量大小相等、方向相反，平行电场分量大小相等、方向相反；因此，远区辐射电场垂直分量相互抵消，辐射电场平行于天线表面。 图1-1

矩形微带天线的馈电点的位置z和馈线的宽度的计算公式

矩形微带天线的馈电点的位置z和馈线的宽 度的计算公式 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

求矩形微带天线的在侧馈（微带线馈电）情况下，馈电点的位置z 和馈线的宽度的计算公式。 求矩形微带天线的在侧馈（微带线馈电）情况下，馈电点的位置z 和馈线的宽度的计算公式。 假设此微带贴片天线将与50欧姆的微带线链接。 急需相关公式，非常感谢高手赐教！ 已知：矩形贴片天线 辐射边沿可以看作用微带传输线连接起来的辐射槽,如图12 - 17 所示,单个辐射槽的辐射电导为 W ≤λ0 W>λ0 单个辐射槽的辐射电纳为 式中 微带贴片天线22022090120W G W λλ???=?? ??0B =()()01/21112122/0.2640.30.4120.258/0.8r r e e e Z h W W h L h W h εεεεε-?=???+-???=++? ???? ?++?=?-+??

k0=2π/λ0是自由空间的波数,Z0是宽度W 的微带特性阻抗,εe 是有效介电常数, ΔL 是边沿电容引起的边沿延伸。由下图可看出,边沿电场盖住了微带边沿,等效为贴片的电长度增加。 Y in Y 0L L h G +j B G +j B ???? 为了计算天线的辐射阻抗,天线可以等效为槽阻抗和传输线级联。输入导纳为 式中Ys 为式（12 - 17）给出的辐射槽导纳,β=2πεe/λ0微带线内传播常数。谐振时, L+ΔL=λg/2=λ0/2εe, 式(12 - 19)仅剩两个电导,即 Y in=2G 微带天线的工作频率与结构参数的关系为 W 不是很关键,通常按照下式确定: 000tan (2)tan (2) s in s s Y jY L L Y Y Y Y jY L L ββ++?=+++?02(2)e f L L ε=+?1/20221r c W f ε??= ? +??

900MHz同轴馈电矩形微带天线设计与HFSS仿真

900MHz 同轴馈电矩形微带天线设计与HFSS 仿真 微带天线它是在一块厚度远小于工作波长的介质基片的一面敷以金属辐射片、一面敷以金属薄层做接地板而成。辐射片可以根据不同的要求设计成各种形状。 微带天线馈电有多种馈电方式，如微带线馈电、同轴线馈电、耦合馈电和缝隙馈电等。其中，最常用的是微带线馈电和同轴线馈电两种馈电方式。 同轴线馈电又称背馈，它是将同轴插座安装在接地板上，同轴线内的导体穿过介质基片接在辐射贴片上。若寻取正确的馈电点位置，就可以获得良好的匹配。 1 矩形微带天线的特性参数 1.1 微带辐射贴片尺寸估算 设计微带天线的第一步是选择合适的介质基片，假设介质的介电常数为r ε，对于工作频率f 的矩形微带天线，可以用下式设计出高效率辐射贴片的宽度ω，即为： 2 1 )2 1(2-+=r f c εω（1） 式中，c 是光速，8 10*3=c 。 辐射贴片的长度一般取为 2 e λ，e λ是介质内的导波波长，即为： e e f c ελ= （2） 式中，e ε是有效介电常数，即为： 2 1 )121(2 1 2 1 -+-+ += ω εεεh r r e （3） 考虑到边缘缩短效应后，实际上的辐射单元长度L 应为： L f c L e ?-= 22ε（4） 式中，L ?是等效辐射缝隙长度，即为： ) 8.0)(258.0() 264.0)(3.0(412.0+-++=?h h h L e e ωεωε（5）

2. 同轴馈电矩形微带天线设计 在使用同轴馈电时，在阻抗匹配方面，在主模10TM 工作模式下，馈电点在矩形辐射贴片长度L 方向边缘处（x=±L/2）的输入阻抗最高，约为100Ω-400Ω。馈电点在宽度ω方向的位移对输入阻抗的影响很小。但在宽度方向上偏离中心位置时，会激发n TM 1模式，增加天线的交叉极化辐射。因此，宽度方向上馈电点的位置一般取在中心点。 由下式可以近似计算出输入阻抗为50Ω时的馈电点的位置： )1 1(2 1re L L ξ- = （6） 式中， 2 1 )121(21 2 1 )(-+-+ += L h L r r re εεξ（7） 3. 设计要求 使用HFSS 设计中心频率为915MHz 的矩形微带天线，并给出天线参数。介质基片采用厚度为1.6mm 的RF4环氧树脂板，天线馈电方式采用50Ω同轴线馈电。 x 图1 同轴馈电俯视图 天线初始尺寸的计算： 辐射贴片宽度：mm 77.99=ω 辐射贴片长度：mm L 89.77= 50Ω匹配点初始位置1L ，计算出初始位置后，然后再使用HFSS 的参数扫描分析和优化设计功能，分析给出50Ω匹配点的实际位置即可，mm L 91.191=。

矩形微带天线

一.微带天线简介 微带天线的概念首先是有Deschaps于1953年提出来的，经过20年左右的发展，Munson和Howell于20世纪70年代初期造出了实际的微带天线。微带天线由于具有质量轻、体积小，易于制造等优点，现今已经广泛应用于个人无线通信中。 上图是一个简单的微带贴片天线的结构，由辐射元、介质层和参考地三部分组成。与天线性能相关的参数包括辐射元的长度L、辐射元的宽度W、介质层的厚度h、介质的相对介点常数ε和损耗正切tanδ、介质的长度LG和宽度WG。图中所示的天线是采用微带线来馈电的，本次我要设计的矩形微带贴片天线采用的是同轴线馈电，也就是将同轴线接头的内芯线穿过参考地和介质层与辐射元相连接。 对于矩形贴片微带天线，理论分析时采用传输线模型来分析其性能。矩形贴片微

带天线的工作模式是TM 10模，意味着电场在长度L 方向上有λg /2的改变，而在 宽度W 方向上保持不变，如图所示，在长度方向上可以看成有两个终端开路的缝隙辐射出电磁能量，在宽度方向的边缘由于终端开路，所以电压值最大电流值最小。从图中可以看出微带线边缘的电场可以分解成垂直参考地的分量和平行于参考地的分量两部分，两个边缘的垂直电场分量大小相等、方向相反，平行电场分量大小相等、方向相反；因此，远区辐射电场垂直分量相互抵消，辐射电场平行于天线表面。 假设矩形贴片的有效长度设为L e ，则有 L e =λg /2 式中，λg 表示导波波长，有 λg =λ0/ε 式中，λ0表示自由空间波长；εe 表示有效介电常数，且 εe =21)121(2121-+-++w h εε 式中，εr 表示介质的相对介电常数；h 表示介质厚度；w 表示微带贴片的宽度。 因此，可计算出矩形贴片的实际长度L ，有 L=L e -2ΔL=λ0/e ε-2ΔL= 2102-e f c εΔL 式中，c 表示真空中的光速；f 0表示 ΔL 表示等效的辐射缝隙的长度，且有 ΔL=0.412h ()()()() 8.0264.0258.03.0++-+h W h W εε 矩形贴片的宽度W 可以由下式计算， W=21 2102-??? ??+εf c 对于同轴线馈电的微带贴片天线，在确定了贴片长度L 和宽度W 之后，还需要确定同轴线馈点的位置，馈点的位置会影响天线的输入阻抗。在微波应用中通常是使用50Ω的标准阻抗，因此需要确定馈点的位置使天线的输入阻抗等于50Ω. 对于如图所示的同轴线馈电的微带贴片天线，坐标原点位于贴片的中心以 （x f ，y f ）表示馈点的位置坐标。

微带侧馈贴片天线单元的仿真与版图

前段时间仿了一下5GHz的侧馈微带贴片天线，写下一些小心得。 一、切记要将贴片的高度设计在Z=0的高度，否则你转为.dxf时文件并不能打开。 二、功分器的关键参数是贴片的长度，它对谐振点的频率有影响。另外，1/4波长匹配器的长度对匹配有影响。 三、天线的最重要的指标是S11，低于-20dB最好，但是低于-15dB也可用。 在使用HFSS设计的过程中，如果使用波端口激励，那么端口应该在空气腔的边缘处。如果使用集总参数激励，那么端口应该在空气腔的内部。在这里使用波端口激励。 第一步：定义变量 第二步：建模 空气腔：airbox 介质：substrate，Rogers4003, 0.813mm 微带线：patch 波端口激励：port1, port2, port3 第三步：设置边界及波端口激励 一、边界的顺序是很重要的，在这里应该会设置微带线为perfectE, 之后再设计电阻为RLC。Substrate的底面应该要设为perfectE。Airbox的不与波端口和substrate接触的面应该要设为radiation。 二、波端口积分方向为从Z=-H到Z=7*H，正中间。

第四步：设置求解频率以及扫描频率 第五步：检查是否设计正确 第六步：查看仿真结果，若结果不理想，再进行参数扫描。如下图所示：

添加参数扫描范围parametric，查看它的变化规律，仿真出最好的实验结果。得到扫描范围后，可对其进行优化，optimization，得出理想的结果。 第七步：仿真结果如下图所示

问题：个人觉得S11参数还可以再小一点，因此加了优化变量在调试求得更好的现象。 若能求解出最好的值，那么就再选求得的值。

(完整版)基于HFSS的微带天线设计毕业设计论文

烟台大学 毕业论文（设计） 基于HFSS的微带天线设计 Microstrip antenna design based on HFSS 申请学位：工学学士学位 院系：光电科学技术与信息学院

烟台大学毕业论文（设计）任务书院（系）：光电信息科学技术学院

[摘要]天线作为无线收发系统的一部分，其性能对一个系统的整体性能有着重要影响。近年来内置天线在移动终端数量日益庞大的同时功能也日益强大，对天线的网络覆盖及小型化也有了更高的要求。由于不同的通信网络间的频段差异较大，所以怎样使天线能够覆盖多波段并且同时拥有足够小的尺寸是设计内置天线的主要问题。微带天线具有体积小，重量轻，剖面薄，易于加工等诸多优点，得到广泛的研究与应用。微带天线的带宽通常小于3％，在无线通信技术中，对天线的带宽有了更高的要求；而电路集成度提高，系统对天线的体积有了更高的要求。 随着技术的进步，在不同领域对于天线的各个要求越来越高，所以对微带天线的尺寸与性能的分析有着重要的作用。对此，本文使用HFSS 软件研究了微带天线的设计方法，论文介绍及分析了天线的基本概念和相关性能参数，重点对微带天线进行了研究。 本文介绍了微带天线的分析方法，并使用HFSS 软件的天线仿真功能，对简单的微带天线进行了仿真和分析。 [关键词] 微带天线设计分析HFSS [Abstract]Antenna as part of the wireless transceiver system, its performance 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 network coverage and miniaturization of the antenna Band differences between the different communication networks, cover band and also problem of the design built-in 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% the bandwidth of the antenna in wireless communication technology; improve the integration of the circuit the size of the antenna. As technology advances in different areas for various requirements of the antenna important role. Article uses HFSS microstrip antenna design, the paper introduces and analyzes the basic concepts and performance parameters of the antenna, with emphasis on the microstrip antenna. This article describes the analysis of the microstrip antenna and antenna simulation in HFSS simulation and analysis functions, simple microstrip antenna. [Key Words]Microstrip antenna design analysis HFSS

矩形微带贴片天线设计及仿真

《现代电子电路》课程设计题目矩形微带天线的设计与仿真 单位（院、系）：信息工程学院 学科专业: 电子与通信工程 学号：416114410159 姓名：曾永安 时间：2011.4.25

矩形微带天线的设计与仿真 学科专业：电子与通信工程学号：416114410159 姓名：曾永安指导老师：吴毅强 摘要：本文介绍了一种谢振频率为2.45GHz，天线输入阻抗为50Ω的使用同轴线馈电的矩形微带天线。通过HFSS V10软件对该天线进行仿真、优化，最终得到最佳性能。 关键词：HFSS，微带线，天线

Design and Simulation of Rectangular Microstrip Antenna Abstract:This paper introduces a rectangular microstrip antenna which works at resonance frequency of 2.45GHz and antenna input impedance of 50Ω and is fed by coaxial cable. The model of the antenna is set up a nd simulated by ANSOFT HFSS V10 ,and the optimal parameters of the microstrip antenna are obtained as well. Key words:HFSS,Microstrip,Antenna

1.引言 微带天线的概念首先是由Deschamps于1953年提出来的，经过20多年的发展，Munson和Howell于20世纪70年代初期制造了实际的微带天线。微带天线结构简单,体积小,能与载体共形, 能和有源器件、电路等集成为统一的整体,已被大量应用于100MHz～100GHz宽频域上的无线电设备中, 特别是在飞行器和地面便携式设备中得到了广泛应用。微带天线的特征是: 比通常的微波天线有更多的物理参数, 可以有任意的几何形状和尺寸；能够提供50Ω输入阻抗,不需要匹配电路或变换器；比较容易精确制造, 可重复性较好；可通过耦合馈电, 天线和RF电路不需要物理连接；较易将发射和接收信号频段分开；辐射方向图具有各向同性。本文设计的矩形微带天线工作于ISM频段，其中心频率为2.45GHz；无线局域网、蓝牙、ZigBee等无线网络均可工作在该频段上。选用的介质板材为Rogers R04003，其相对介电常数εr=3.38,厚度h=5mm；天线使用同轴线馈电。 2.微带贴片天线理论分析 图1是一个简单的微带贴片天线的结构，由辐射元、介质层和参考地三部分组成。与天线性能相关的参数包括辐射元的长度L、辐射元的宽度W、介质层的厚度h、介质的相对介电常数 r和损耗角正切tanδ、介质层的长度LG和宽度WG。图1所示的微带贴片天线采用微带线馈电，本文将要设计的矩形微带天线采用的是同轴线馈电，也就是将同轴线街头的内芯线穿过参考点和介质层与辐射元相连接。 图1 微带天线的结构

天线CAD大作业微带天线设计

天线CAD大作业 学院：电子工程学院 专业：电子信息工程

微带天线设计 一、设计要求： （1）工作频带1.1-1.2GHz ，带内增益≥4.0dBi ，VSWR ≤2:1。微波基板介电常数为r ε = 6，厚度H ≤5mm ，线极化。总结设计思路和过程，给出具体的天线结构参数和仿真结果，如VSWR 、方向图等。 （2）拓展要求：检索文献，学习并理解微带天线实现圆极化的方法，尝试将上述天线设计成左旋圆极化天线，并给出轴比计算结果。 二、设计步骤 计算天线几何尺寸 微带天线的基板介电常数为r ε= 6，厚度为 h=5mm,中心频率为 f=1.15GHz,s m /103c 8?=天线使用50Ω同轴线馈电，线极化，则 （1）辐射切片的宽度2 1 )2 1(2-+=r f c w ε=69.72mm （2）有效介电常数2 1)12 1(2 1 2 1 r e - +-+ += w h r εεε=5.33 （3）辐射缝隙的长度) 8.0/)(258.0() 264.0/)(3.0(h 412.0+-++=?h w e h w e L εε=2.20 （4）辐射切片的长度L e f c L ?-=22ε=52.10mm （5）同轴线馈电的位置L1 21 )121(21 2 1)(re - +-++= L h r r L εεξ=5.20 )1 1(21re L L ξ-= =14.63mm 三、HFSS 设计 （1）微带天线建模概述 为了方便建模和后续的性能分析，在设计中定义一系列变量来表示微带天线的结构尺寸，变量的定义及天线的结构尺寸总结如下：

微带天线的HFSS设计模型如下： 立体图俯视图 模型的中心位于坐标原点，辐射切片的长度方向沿着x轴，宽度方向沿着y 轴。介质基片的大小是辐射切片的2倍，参考地和辐射切片使用理想导体来代替。对于馈电所用的50Ω同轴线，这用圆柱体模型来模拟。使用半径为0.6mm、坐标为（L1，0,0）；圆柱体顶部与辐射切片相接，底部与参考地相接，及其高度使用变量H表示；在与圆柱体相接的参考地面上需要挖一个半径为1.5mm的圆孔，作为信号输入输出端口，该端口的激励方式设置为集总端口激励，端口归一化阻抗为50Ω。模型建立好后，设置辐射边界条件。辐射边界表面距离辐射源通常需要大于1/4波长，1.15GHz时自由空间中1/4个波长约为65.22mm，用变量length 表示。 （2） HFSS设计环境概述 ＊求解类型：模式驱动求解。 ＊建模操作 ①模型原型：长方体、圆柱体、矩形面、圆面。 ②模型操作：相减操作 ＊边界条件和激励 ①边界条件：理想导体边界、辐射边界。 ②端口激励：集总端口激励。 ＊求解设置：

矩形微带天线设计

班级： 姓名： 学号： 指导教师：徐维 成绩： 电子与信息工程学院 信息与通信工程系

1微带天线简介 微带天线的概念首先是有Deschaps 于1953年提出来的，经过20年左右的发展，Munson 和Howell 于20世纪70年代初期造出了实际的微带天线。微带天线由于具有质量轻、体积小，易于制造等优点，现今已经广泛应用于个人无线通信中。 假设矩形贴片的有效长度设为L e ，则有 L e =λg /2 式中，λg 表示导波波长，有 λg =λ0/ε 式中，λ0表示自由空间波长；εe 表示有效介电常数，且 εe =21)121(2121-+-++w h εε 式中，εr 表示介质的相对介电常数；h 表示介质厚度；w 表示微带贴片的宽度。 因此，可计算出矩形贴片的实际长度L ，有 L=L e -2ΔL=λ0/e ε-2ΔL=2102-e f c εΔL 式中，c 表示真空中的光速；f 0表示天线的工作频率；ΔL 表示等效的辐射缝隙的长度，且有 ΔL=0.412h ()()()() 8.0264.0258.03.0++-+h W h W εε 矩形贴片的宽度W 可以由下式计算， W=21 2102-??? ??+εf c 对于同轴线馈电的微带贴片天线，在确定了贴片长度L 和宽度W 之后，还需要确定同轴线馈点的位置，馈点的位置会影响天线的输入阻抗。在微波应用中通常是使用50Ω的标准阻抗，因此需要确定馈点的位置使天线的输入阻抗等于50Ω.对于如图所示的同轴线馈电的微带贴片天线，坐标原点位于贴片的中心以（x f ，y f ）表示馈点的位置坐标。

对于TM 10模式，在W 方向上的电场强度不变，因此理论上的W 方向上的任一点都可以作为馈点，为了避免激发TM 1n 模式，在W 方向上的馈点的位置一般取在中心点，即 y f =0 在L 方向上电场有λg /2的改变，因此在长度L 方向上，从中心点到两侧，阻抗逐渐变大；输入阻抗等于50Ω时的馈点可以由下式计算， x f =) (2L L ξ 式中， )121(2121 21)(l h L +--++=εεξ 上述分析都是基于参考地平面是无限大的基础上的，然而实际设计中，参考地都是有限面积的，理论分析证明来了当参考地平面比微带贴片大出6h 的距离时，计算结果就可以达到足够的准确，因此设计中参考地的长度L GND 和宽度W GND 只需要满足以下条件即可， L GND ≥L+6h W GND ≥W+6h 2设计指标和天线结构参数计算 我这次设计的矩形微带天线工作于ISM 频段，其中心频率为 2.45GHz ；无线局域网（WLAN ）、蓝牙、ZigBee 的无线网络均可以工作在该频段上。选用的介质板材为Rogers R04003，其相对介电常数εr =3.38，厚度h=5mm ；天线使用同轴线馈电。微带天线的三个关键参数如下：工作频率f 0=2.45GHz ；介质板材的相对介电常数εr =3.38；介质厚到h=5mm 。 1.矩形贴片的宽度W 把c=3.0×108 m/s ，f0=2.45GHz ，εr =3.38带入，可以计算出微带天线矩形贴片的宽度，即 W=0.0414m=41.4mm