微带天线宽带设计与HFSS仿真：陶文铨的计算传热学进展

"HFSS在微带天线设计中的应用及宽带优化" 本文主要讨论了微带天线的设计和模拟，特别是在高频结构仿真软件HFSS（High Frequency Structure Simulator）中的应用。微带天线因其小巧、轻便、易于实现多种极化方式等特性，广泛应用于无线通信领域。然而，其天然的局限性在于带宽较窄，通常只有约5%。为了解决这一问题，文章介绍了如何通过设计多层宽带微带天线来拓宽其工作带宽。 作者Wu Yonggang等人提出了一种采用平行辐射贴片系统，并通过平衡探针引起的电感与四个方形电容器的电容，实现了更好的带宽性能。他们使用HFSS软件进行设计和模拟，结果显示，设计的微带天线在1.4GHz到1.8GHz的频率范围内，阻抗带宽达到了25%，且在1.45GHz和1.75GHz的谐振频率点，天线的增益分别达到9dB和10dB，与理论计算结果一致，验证了HFSS软件的高效性和可靠性。 此外，文章还提到了HFSS在设计流程中的作用。首先，利用HFSS进行天线结构的三维建模，然后通过软件进行电磁场的求解，以预测天线的性能参数，如增益、半功率波束宽度等。这种仿真过程避免了物理原型的制作和测试，大大节省了时间和成本。 在验证阶段，设计通过了FPGA（Field-Programmable Gate Array）实现。设计者使用HDL（Hardware Description Language）的变体——Handel-C编写代码，然后将其转换为EDIF（Electronic Design Interchange Format）文件，以便在Xilinx的ISE Project Navigator中进行布局和布线。最终，生成的BIT文件被下载到Celoxica FTU2 FPGA上进行实际验证，成功实现了预期的运算功能。 文章强调了HFSS在微带天线宽带优化设计中的重要性，以及使用高级设计语言（如Handel-C）和现代EDA工具（如FPGA）在加速硬件设计和验证过程中的作用。这种方法允许工程师更专注于创新特性的实现，缩短产品开发周期，增强市场竞争力。