图2.1是微带天线的四种形式：
本文所用的就是图（a）微带贴片天线来构成的阵列。
图2.1微带天线的四种形式
2.2
图2.1微带贴片天线结构
图2.1是一个简单的微带贴片天线结构，由辐射元、介质层和参考地三部分组成，与天线性能相关的参数包括辐射元长度L、辐射元宽度W、介质层的厚度H（H 工作波长 ）、介质的相对介电常数 和损耗正切tan 、介质层的长度LG和宽度WG。
关键词：微带天线 天线阵 方向性 增益 HFSS仿真
ABSTRACT
Microstrip, microwave, originated in the middle of the last century, in the end of last century has launched the research of practical antenna and made the first batch of practical antenna, the microstrip antenna has made breakthrough progress now, no matter in theory or application on the depth and width of further development, this new antenna has been increasingly mature, its application to our daily life, military, science and technology are closely related. Compared with the common antenna microstrip antenna with small volume, light weight, the characteristics of thin section, it can be made with missile and satellite surface phase structure, and suitable for mass production printed circuit technology. Therefore, microstrip antenna has been widely used in wireless communication, remote sensing and radar. However, according to the structure of microstrip antenna, there are still some shortcomings, such as narrow band, low efficiency, low gain and poor directivity. The way to solve these problems is to arrange a number of antenna elements in a regular arrangement, and make up the antenna array to improve the gain and direction of the antenna.
Keywords:miccrostrip antennas antenna array directivity gain HFSS simulation
第一章
1.1
早在上世纪中期，就有学者提出利用微带线的辐射来制成微带天线的概念。直到上世纪70年代，第一批实用微带天线才被研究者们制造出来，随后微带天线的应用在全球被广泛研究。直到上世纪末，在天线与传播会刊上刊登了微带天线专辑，微带天线才形成天线领域的一个分支。如今微带天线的研究理论已趋于成熟，在多个领域内大显身手。
随着科技的发展，各个领域都离不开微带天线阵列的应用，其研究方法的拓展也在不断地深入，未来必将会得到更加广泛的应用。
1.3
本文以线极化微带天线阵列的设计为背景，以天线指标为要求，对天线进行了仿真和实物的加工测试，并给出了阵列天线相关的仿真结果和实测数据分析。在内容安排上：
第一章作为绪论介绍了微带天线的发展、研究意义、性能优缺点和国内外的研究现状。最后提到了此次设计所做的主要内容和工作。
与普通微波天线相比，微带天线有如下优、缺点[1]：
优点：
（1）剖面薄、体积小、重量轻；
（2）具有平面结构，可制成与导弹、卫星等载体表面相共形的结构；
（3）馈电网络可与天线结构一起制成，适用于印刷电路技术大批量生产；
（4）能与有源器件和电路集成；
（5）便于获得圆极化，容易实现双频段、双极化等多功能。
缺点：
2.3
微带线馈电所采用的是利用微带线与辐射贴片相连作为传输线进行馈电的。由于天线的馈线与贴片在相同的平面，制造时可以将馈线和贴片一起光刻，适合用于大量生产。微带线馈电也是有缺点的，馈线自身也会产生辐射，甚至会干扰到天线的方向图，产生旁瓣电平，而且一定程度上使天线的增益降低。设计时要求微带线线宽尽量窄且远小于工作波长。
常见的微带线馈电方法有三种：
图2.2矩形微带天线俯视图和侧视图
图2.2所示的微带贴片天线是采用微带线来馈电的，这就是本次设计的矩形微带贴片天线的馈电形式。对于矩形贴片微带天线，理论分析时通常以传输线模型来分析此天线的性能。矩形贴片微带天线的工作主模式是 模，贴片长度L为半波长 ，介质层厚度为H，贴片和基片之间就可以被视为半波长低阻抗传输线,微带天线的辐射是由贴片边缘与参考地之间的缝隙所引起的，通常将天线视为缝隙天线，并将辐射电场进行分解，分别为平行于参考地平面和垂直于参考地平面的分量，又因为贴片长L= ，垂直分量相反，相互抵消；平行分量同相，合分量叠加并增强，即辐射场最强的方向垂直于参考地平面。
第四章主要对天线阵列进行实物的参数测量，将测量数据与仿真结果进行比对，分析误差原因。
第五章主要分析经过此次设计的结果，将指标要求、仿真结果、实测结果的各项参数进行对薄片，且介质基片上有导体接地板，这样的天线就称作微带天线。馈电方式通常利用微带线或同轴线等馈电线馈电。射频电磁场在导体贴片与接地板之间形成，并通过接地板与贴片四周的缝隙向外辐射。一般将微带天线视为一种缝隙天线组成的阵列。通常，介质基片的厚度远远小于工作波长，即 。微带天线的剖面很低，是一类低剖面天线。
如今，微带天线发展的趋势是小型化，这就对微带天线的要求更高了。难点就是微带天线阵列越小，各个天线单元之间的间隔、距离就越小，导致了天线单元之间耦合增大，从而影响到了微带天线的性能。国内外学者研究的重点是：如何减小天线单元之间的耦合、减小天线单元与馈线之间的耦合。
在国内，微带天线阵列的研究相对较缓慢，但是依然在相关微带天线阵列技术进行了充分的研究，做出了很多改进，也取得了一定的突破。很多具有自主知识产权的天线也都被各个单位开发出来。
本文在学习微带天线理论及微带天线阵列基本理论的基础上，利用高频电磁仿真软件HFSS对阵列天线进行仿真设计。设计了中心频率在5.8GHz的阵列天线，对天线的特性进行了深入细致的研究。分别对单个天线阵元和天线阵列进行了仿真，天线阵列的增益明显大于单个微带天线，且方向性更好。因此采用天线阵列的形式进行仿真并对结果中各相关参数进行对比分析差异，优化调整了相关参数。仿真天线的各项指标均达到要求，进行了对实物的加工，在微波暗室内测试出天线的相关参数并与设计指标、仿真结果进行比较，最终达到了设计要求。
微带天线馈电方式多种多样，其中微带线馈电、同轴线馈电和串、并联馈电是最常用的三种馈电方式。
1．微带线馈电（侧馈）：
利用微带线进行馈电时，馈线与微带贴片是在同一平面的，所以便于制作。但是馈线本身也存在辐射，会干扰天线的方向图、降低天线的增益，所以要求馈线不能过宽，且微带线线宽要远小于波长。微带线馈电也需要考虑到天线输入阻抗与特性阻抗的匹配。
线极化微带天线阵列的设计
摘要
微带、微波起源于上世纪中期，在上世纪末就已经展开了对实用天线的研究并制成了第一批实用天线，现在微带天线方面，无论在理论还是应用，都已经取得了很大进展，并在深度和广度上都获得了进一步发展。微带天线技术越来越成熟，其应用与我们的生活、军事、科技都息息相关。体积小、重量轻、剖面薄是微带天线优于普通天线的特点，并且它适合用于印刷电路技术大批量生产，所以能够制成与导弹、卫星表面相共型的结构。因此微带天线在军事、无线通信、遥感、雷达等领域得到了广泛的应用。但是根据微带天线自身的结构特点，仍存在一些缺点，例如频带窄、效率低、增益低、方向性差。解决这些问题的方法就是：将若干个天线单元有规律的排列起来，通过利用这些天线单元构成天线阵列，从而来提高天线的增益、增强天线的方向性。
第二章主要介绍了包括微带天线的结构、原理、馈电方式、特性参数、功率分配器的分类和原理以及两种分析阵列天线的方法：传输线法和数值分析法。
第三章主要介绍了此次微带天线阵列的阵元设计，包括材料的选取，贴片长度等各个参数的计算；然后介绍了仿真所用的软件HFSS并对天线的各参数进行了设计，再对优化的结果进行仿真，最后得出满足设计要求的结果。
（1）频带窄；
（2）有导体和介质损耗，导致辐射效率降低；
（3）功率容量小；
1.2
国内外研究热点主要在以下几个方面：宽带拓展、增益提高、小型化设计。而且研究方法及内容已趋于成熟，可以通过改变介质板物理性质、贴片形状以及和其他元件集成来达到以上目的，所以微带天线阵列被越来越多的领域使用，国内外的学者们也对微带天线展开了更深入的研究。
全球四大卫星导航系统：中国的北斗、美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的GALILEO，这些卫星也离不开微带天线的应用。正是因为微带天线具有较大的增益和较强的抗干扰能力，在各种车载、弹载、舰载、机载、星载上同样得到了广泛的应用，在各国军方先进的相控阵雷达中也越来越多的被应用。在我们的日常通讯中，保证手机通讯信号的通信基站要求信号能够覆盖的范围大、增益高；在郊区、公路或偏远地区的天线基站，微带天线的使用都随处可见。
Based on the theory of microstrip antenna and basic theory of microstrip antenna array, HFSS is used to analyze the array antenna. The array antenna with the center frequency of 5.8GHZ is designed, and the characteristics of the antenna are studied in detail. The gain of antenna array is obviously larger than that of single microstrip antenna, and the direction is better.Therefore, the antenna array was used for simulation and the correlation parameters in the results were compared and analyzed, and the correlation parameters were optimized and adjusted. Simulation of the antenna of the indicators are up to par, the physical processing, and testing in microwave dark room to the related parameters of the antenna, and comparing with design index, the simulation results, finally reached the design requirements.