HFSS仿真实现宽频带双层微带天线设计

"HFSS设计与仿真宽频带双层微带天线." 本文主要探讨了在微带天线设计中如何通过HFSS软件实现宽频带双层微带天线的仿真与设计。微带天线因其独特的优点，如结构简单、低剖面、小型化以及与飞行器表面的共形安装能力，被广泛应用。然而，单个微带贴片天线的带宽限制是其主要缺点，通常只有几个百分点，远低于阵子天线、缝隙天线和波导开口喇叭天线的带宽。 作者石磊介绍了选择双层微带天线的原因，一方面是因为双层结构继承了微带天线的小型化、易于集成和批量生产的特性，另一方面是因为这种结构能提供更宽的带宽，满足了特定的设计需求。文章指出，天线的技术指标包括工作频率（2.2GHz）、驻波比小于1.5（带内）、相对带宽超过10%，线性极化以及体积要求小巧。 在分析天线结构时，文章提到了微带天线带宽的三个描述方面：阻带带宽、方向图带宽和极化带宽，其中阻带带宽是决定天线带宽的关键因素。为了拓宽微带天线的频带，文章列举了五种方法，包括增加介质层厚度、降低介质的介电常数、使用有耗介质、采用宽带阻抗匹配和利用多贴片谐振。其中，前三种方法的效果有限，第三种方法可能牺牲天线增益，第四种方法虽然有效但电路设计复杂，因此选择了第五种方法，即通过多贴片耦合，让每个贴片的谐振频率不同且相互交叉，从而实现整体带宽的拓宽。这种方法类似于电路中的多级放大器原理，每个贴片采用矩形结构，单个贴片的长度约为1/2个波导波长，以此计算谐振中心频率。 通过HFSS（High Frequency Structure Simulator）软件，设计师可以对这种双层微带天线进行精确的电磁仿真，优化天线结构，以达到预期的带宽和性能指标。HFSS是一款强大的三维电磁仿真工具，能够处理复杂的高频问题，对于微带天线设计和分析具有极高价值。 总结来说，本篇文章聚焦于如何使用HFSS软件设计和仿真一种宽频带的双层微带天线，通过多贴片耦合实现频带拓宽，以克服传统单贴片微带天线带宽窄的问题，同时满足特定应用领域如通信试验箱对天线性能的要求。