课程设计：基于cst仿真的6GHz圆极化微带贴片天线设计.docx

哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文） Harbin Institute of Technology 课程设计说明书（论文） 课程名称： 天线仿真 设计题目： 圆极化微带天线的仿真 院 系： 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 设计时间： 哈尔滨工业大学 一、课程设计目的 1、了解微带天线的辐射原理和分析方法，并掌握微带天线尺寸计算一般过程； 2、了解微带天线圆极化的方法，并设计一种圆极化微带天线； 3、学习并掌握CST软件的使用，熟悉天线仿真的流程，并完成天线的优化设计。 二、天线设计目标 本文设计的圆极化矩形微带贴片天线的中心频率为6 GHz，并且将满足一下技术指标： 1、反射系数S1110dB（VSWR2）； 2、天线轴比小于3dB； 3、绝对带宽100MHz； 4、增益大于5dB； 5、输入阻抗50Ω； 6、波瓣宽度大于70deg。 三、微带天线背景 1、微带天线简介 微带天线是近30年来逐渐发展起来的一类新型天线。早在1953年就提出了微带天线的概念，但并未引起工程界的重视。在50年代和60年代只有一些零星的研究，真正的发展和使用是在70年代。常用的一类微带天线是在一个薄介质基(如聚四氟乙烯玻璃纤维压层)上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀等方法作出一定形状的金属贴片，利用微带线和轴线探针对贴片馈电，这就构成了微带天线。 由于微带天线有独特的优点，而缺点随着科技的进步正在研究克服，因此它有广阔的应用前景。一般说来，它在飞行器上的应用处于优越地位，可用于卫星通讯、天线电高度表、导弹测控设备、导引头、环境监测设备、共形相控阵等。徽带天线在地面设备上应用也有其优势方面。特别是较低功率的各种民用设备，例如医用微波探头，直播卫星的接收阵以及当前的蓝牙设备的收发天线等，由于微带带天线能集成化，它在毫米波段的优势非常明显。当然它并不是完美无缺的，我们将其与微波天线相比，简单介绍它的优缺点。 微带天线和常用的微波天线相比较，它有以下一些突出的优点： (1)重量较轻，体积比较小，剖面低，能与飞行器等载体共形。 (2)容易制作和调制，制作成本较低，适合大批量生产。 (3)容易集成化的性能，在毫米波段的应用有很大的优势。 与微波天线相比，微带天线也有一些不足之处，主要表现在如下几点： (1)损耗比较大，从而导致效率也不高。 (2)相对带宽比较窄，这也是微带天线固有的缺陷，特别是谐振式微带天线。 (3)单个微带天线的功率容量一般都比较小。 目前，微带天线的缺点正在研究克服中，有的已经得到改善，尽管微带天线存在着诸多不足，但是它独特的性能决定了它广泛的应用前景。 2、圆极化天线 圆极化天线就是辐射或接收圆极化波的天线。圆极化天线的实用意义主要体现在: (1)圆极化天线可接收任意极化的来波,且其辐射波也可由任意极化天线收到,故电子侦察和干扰中普遍采用圆极化天线； (2)在通信、雷达的极化分集工作和电子对抗等应用中广泛利用圆极化天线的旋向正交性； (3)圆极化波入射到对称目标(如平面、球面等）时旋向逆转,因此圆极化天线应用于移动通信、GPS等能抑制雨雾干扰和抗多径反射。 四、CST仿真软件介绍 CST MICROWAVE STUDIO（简称CST MWS，中文名称“CST微波工作室”）是CST公司出品的CST工作室套装软件之一，是CST软件的旗舰产品，广泛应用于通用高频无源器件仿真，可以进行雷击Lightning、强电磁脉冲EMP、静电放电ESD、EMC/EMI、信号完整性/电源完整性SI/PI、TDR和各类天线/RCS仿真。结合其它工作室，如导入CST印制板工作室和CST电缆工作室。 CST MICROWAVE STUDIO集成有七个时域和频域全波算法：时域有限积分、频域有限积分、频域有限元、模式降阶、矩量法、多层快速多极子、本征模。支持TL和MOR SPICE提取；支持各类二维和三维格式的导入甚至HFSS格式；支持PBA六面体网格、四面体网格和表面三角网格；内嵌EMC国际标准，通过FCC认可的SAR计算。 CST微波工作室使用简洁，能为用户的高频设计提供直观的电磁特性。微波工作室除了主要的时域求解器模块外，还为某些特殊应用提供本征模及频域求解器模块。CAD文件的导入功能及SPICE参量的提取增强了设计的可能性并缩短了设计时间。另外，由于CST设计工作室的开放性体系