基于HFSS的微带天线线阵仿真
本文选题:微带天线 + 天线阵列 ; 参考:《吉林大学》2017年硕士论文
【摘要】:随着无线通信技术的飞速发展,微带天线的应用越来越广泛,微带阵列天线以其独特的方向性特性,在无线通信与军事领域获得了越来越广泛的应用。本文以2.45GHz的矩形微带贴片均匀线阵的设计理论与HFSS仿真为研究对象,分析利用HFSS设计微带天线的过程,分析阵列微带天线的特性,主要内容如下:首先,本文介绍天线的基本理论与阵列方向因子的计算方法,对天线的结构与主要性能参数进行详细描述,包括阻抗参数,辐射参数、转换效率、极化参数等。在此基础上,计算了二元阵列的方向图因子,并进一步推导得到均匀线阵的方向图特性。其次,本文论述了微带天线的结构与辐射机理,分析微带天线的三种理论模型:微带线模型、腔体模型与全波模型。并以HFSS高频结构仿真器为例,说明全波模型的计算方法,利用HFSS建立微带天线的仿真模型。最后,本文详细研究利用HFSS设计微带天线阵列的理论与方法:根据经验公式,逐步确定介质基材的相对介电常数与厚度参数,矩形微带天线中贴片的宽度与长度,利用HFSS仿真天线的阻抗特性、辐射特性等。利用ADS仿真软件,对天线进行阻抗匹配,仿真单个微带天线的各项参数。通过扩展方式,分别获得二元、四元阵列天线,利用HFSS仿真阵列天线的端口特性与辐射特性,利用ADS对阵列天线进行匹配。最后通过对比单个天线、二元、四元阵列天线的辐射特性,研究阵列方式对加强天线辐射方向性与增益。
[Abstract]:With the rapid development of wireless communication technology, microstrip antenna has been used more and more widely. Microstrip array antenna has been used more and more widely in wireless communication and military field because of its unique directional characteristics. In this paper, the design theory of uniform linear array of 2.45GHz rectangular microstrip patch and HFSS simulation as the research object, and the analysis and utilization of HFSS In the process of designing microstrip antenna, the characteristics of microstrip antenna array are analyzed. The main contents are as follows: first, the basic theory of antenna and the calculation method of array direction factor are introduced. The structure and main performance parameters of the antenna are described in detail, including impedance parameters, radiation parameters, conversion efficiency, polarization parameters and so on. On this basis, the calculation is calculated. In this paper, the structure and radiation mechanism of the microstrip antenna are discussed, and three theoretical models of the microstrip antenna are analyzed. The microstrip line model, the cavity model and the full wave model are analyzed. The HFSS high frequency structure simulator is taken as an example to illustrate the calculation of the full wave model. Method, the simulation model of microstrip antenna is established by using HFSS. Finally, the theory and method of using HFSS to design microstrip antenna array is studied in detail. According to the empirical formula, the relative dielectric constant and thickness parameter of the dielectric substrate, the width and length of the patch in the rectangular microstrip antenna, the impedance characteristic of the HFSS antenna, and the radiation of the antenna are used. Characteristics and so on. Using the ADS simulation software, the impedance matching of the antenna is used to simulate the parameters of the single microstrip antenna. Through the expansion mode, two yuan and four yuan array antenna are obtained respectively. Using the HFSS to simulate the port characteristics and radiation characteristics of the array antenna, the array antenna is matched by ADS. Finally, the single antenna, two yuan, and four yuan are compared. The radiation characteristics of the array antenna are studied to enhance the radiation directivity and gain of the antenna array.
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN822
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,本文编号:2049785
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