HFSS 设计 （圆形）Microstrip Antenna

专    业：电子信息科学与技术      （微波毫米波系统与器件技术）

一、实验目的

射频（微波）电路是构成通信系统、雷达系统和微波应用系统的发射机和接收机的关键部件。经过半个世纪的发展，各种电路的原理日趋成熟，结构形式多样，现如今，发展迅速的通讯微波产业都需要射频人才的支持，所以这个课程设计对于微波毫米波专业的我们来说，有很重要的学习实践意义。

二、系统介绍     

本无线影音传输系统的发射部分如图1 所示，接收部分如图2所示：

系统由摄影机、影音电视调制器、上变频器、本振、带通滤波器、功率放大器、低噪声放大器、下变频器、中频放大器等构成。工作原理很简单，先利用摄影机将声音和影像等讯号接收，经过调制器调至成载波61.25MHz的第三频道讯号，即中频信号，接着将中频信号由变频器与频率为853.75MHz的本振讯号混频，得到915MH的上射频和 792.5MHz的下射频，记过带通滤波器，将下射频滤除，最后经过功率放大器将上射频信号的功率进行放大，由频带为 915MHz的微带片型天线把信号辐射到空气中，至此完成传输系统的讯号发射。接收部分的操作原理是由发射频率为915MHz的天线将信号接收到低噪声放大器，经过放大器把微弱信号进行功率放大，之后由降频器与本振混频得到中频信号，最后由中频放大器放大送往电视机显示信息，至此完成传输系统的信号收发。

三、实验模组特性测量

1.实验一：OPEN/SHORT/THRU 校正器

a.模组编号：RF2KM1-1A（OPEN/SHORT/THRU）

b.模组内容：

c.测试结果图

MOD-1A的S11曲线图             MOD-1B的S11曲线图

MOD-1C的S11曲线图               MOD-1C的S21曲线图

2.实验二：π型、T型阻抗匹配器

a.模组编号：RF2KM2-1A

b.模组内容：

c.测试结果图

MOD-2A的S11曲线图                 MOD-2A的S21曲线图

MOD-2B的S11曲线图                 MOD-2B的S21曲线图

3.实验三：π型、T型功率衰减器

a.模组编号：RF2KM3-1A

b.模组内容：

c.测试结果图

MOD-3A的S11曲线图               MOD-3A的S21曲线图

MOD-3B的S11曲线图                 MOD-3B的S21曲线图

4.实验四：电阻式功率分接器

a.模组编号：RF2KM4-1A

b.模组内容：

c.测试结果图

MOD4-1A之P1端子S11曲线图     MOD4-1A之P1及P2端子的S21曲线图

MOD4-1A之P1及P3端子的S21曲线图

5.实验五：威尔金森功率分接器

a.模组编号：RF2KM4-2A

b.模组内容：

c.测试结果图

MOD4-2A之P1端子的S11曲线图       MOD4-2A之P1及P2端子的S21曲线图

MOD4-2A之P1及P3端子的S21曲线图

6.实验六：L-C方向耦合器

a.模组编号：RF2KM5-1A

b.模组内容：

c.测试结果图

MOD5-1A之P1端子的S11曲线图        MOD5-1A之P1及P2端子的S21曲线图

MOD5-1A之P1及P3端子的S21曲线图     MOD5-1A之P1及P4端子的S21曲线图

7.实验七：平行微带线方向耦合器

a.模组编号：RF2KM5-2A

b.模组内容：

c.测试结果图

MOD5-2A之P1端子的S11曲线图     MOD502A之P1及P2端子的S21曲线图

MOD5-2A之P1及P3端子的S21曲线图     MOD5-2A之P1及P4端子的S21曲线图

8.实验八：低通、带通滤波器

a.模组编号：RF2KM6-1A

b.模组内容：

c.测试结果图

MOD6-1A之P1端子的S11曲线图       MOD6-1A之P1及P2端子的S21曲线图

MOD6-1B之P3端子的S11曲线图      MOD6-1B之P3及P4端子的S21曲线图

9.实验九：MMIC/BJT放大器

a.模组编号：RF2KM7-1A

b.模组内容：

c.测试结果图

MOD-7A之P1端子的S11曲线图        MOD-7A之P1及P2端子的S21曲线图

MOD-7B之P3端子的S11曲线图        MOD-7B之P3及P4端子的S21曲线图

10.实验十：L-C振荡器

a.模组编号：RF2KM8-1A

b.模组内容：

c.测试结果：

记录所测量频率值423.7MHz

11.实验十一：压控振荡器

a.模组编号：RF2KM9-1A

b.模组内容：

c.测试结果：

最大值：1372MHz；最小值：831MHZ

四、仿真设计

1.设计任务

利用HFSS仿真软件设计一个圆形微带天线，freq=2.4GHz，并进行优化。

2.设计过程

（1）模型图

（2）参数设置

（3）仿真优化结果

五、结果分析与心得体会

专业课的学习快要结束，这个课设算是检验自己对所学知识的能力吧，很欣慰自己能够按时完成射频收发系统天线这个部分的设计任务。因为大三曾经用HFSS和CST设计过一个集成波导阵列微带天线，所以这次设计我选用比较熟悉的HFSS。虽然在后续的仿真过程中，差不多用了两个小时才得到最后的结果，但是能看到最后的成果，漫长的等待也是值得的。

从后面的图中可以看到，所设计的天线在freq=2.4GHz符合要求，天线的辐射方向图中可以看到，天线增益也符合要求。

当然也感谢帮助过自己的学长和同学们，帮我解决了一些软件使用方面的问题。通过这个课程设计，加深了对微波专业的认识和理解。在前期的模块测试中，也亲自和同组同学一起完成了电视机讯号收发系统的组装，并且视频信号传输成功。可能因为本振模块频率调谐不是很准确，传输得到的图像不是很清晰。但是能从其中收获很多宝贵经验对以后的学习是最重要的。