HFSS小型化圆极化天线研究+文献综述(3)
1．4 Ansoft HFSS高频仿真软件的介绍
近年来，微波技术在各个领域得到了广泛的应用，主要应用在无线通信、雷达、卫星通信、射频识别以及微波环境遥感等领域。同时由于微波主要研究的是高频信号，使得分析变得复杂和抽象。因此，大家纷纷在微波电磁场提出了许多具有研究价值的研究方向。然而，这些课题往往是很复杂的，传统的低频电路的分析方法已经不再适用，这使得设计工作通常需要经过反复的设计、加工、调试过程才能得到令人满意的结果。为了缩短开发周期，软件工程师也开发了很多相关软件，并得到极大地推广。
Ansoft HFSS用户设计界面简洁直观，容易上手，具有功能强大的分析能力和处理功能，能够计算任意三文结构的S参数和分析其电磁场结构。也可以计算天线反射参数、增益、远场方向图、远场3D图和3dB带宽等多种电参量；可以绘制三文图形，包括球形场分量、圆极化场分量、极化特性和轴比等，使得抽象的电磁场得以具体化。使用HFSS可以完成的主要功能：解决基本电磁场辐射和边界问题；计算端口特征阻抗和传输常数。完成S参数和阻抗的归一化；得到结构的本征模或谐振解。
1．5 本文的主要工作与内容安排
本文大概回顾了微带天线的发展以及应用前景，比较系统地总结了微带天线的基本概念和微带天线的重要结构，同时，介绍了天线的小型化、天线的圆极化以及实现双频天线的方法等理论知识，利用Ansoft 公司的HFSS(High Frequency Structure Simulator)电磁仿真软件，设计了一种适合当前无线通信应用的具有双频特性的微带天线。文章的最后一部分对设计的天线做了简单地介绍，同时给出了详细的仿真、调试过程，也提出了设计中存在的不足及工作期望。
2 微带天线的基本理论
2．1 微带线概述
微带线是在一定厚度的介质板上覆盖一定的导体带，另一面作接地金属平板而构成的。微带线中主要有三种损耗：1、导体损耗，2、介质损耗，3、辐射损耗。微带线的上方为空气，下方为介质。由于具有较高的介电常数，因此大部分的场都集中在介质基片内，且分布在微带线和地板中间。虽然如此，但在介质区域内仍有场分布，因此微带线中不存在纯 模。当频率太高时，微带中会激励起波导型横向谐振模式。其 的截止波长为
(2.1)
0.4 是由边缘效应带来的等效宽度延伸量，而最低次模 的截止波长为
(2.2)
此外，当微带尺寸设置不正确时，微带中还存在表面波，其最低次 型表面波的截止频率没有下限，最低次 表面波的截止波长为
(2.3)
上述波导模和表面波模称为微带的高次模，为抑制高次模的出现，微带尺寸的选择需满足如下条件
(2.4)
其中 为最短工作波长
2．2 微带天线的电参数
天线的电参数就是描述天线工作特性的参数，他们是衡量天线好坏的重要指标。天线可分为发射天线和接收天线。发射天线的电参数有：
1）方向函数，就是在相同距离的条件下天线辐射场的相对值大小与空间方向位置的关系。
2）方向图，就是把辐射场强与方向的关系用曲线表示出来。
3）方向图参数包括零功率点波瓣宽度、半功率点波瓣宽度，副瓣电平和前后比。用于不同场合的典型的方向图参数要求不同，要根据具体的使用目的来调整天线性能。
4）方向系数，是在相同距离及辐射功率的条件下，天线在最大辐射方向上的辐射功率密度和无方向性天线的辐射功率密度之比。