4.2.4 圆形贴片半径的仿真优化 18

4.2.5 缝隙和切角尺寸的仿真 19

4.2.6 天线上的场分布 21

4.3 优化参数及仿真图 22

4.4 本章小结 25

5 L1波段GPS的微带馈电圆极化方环贴片天线 26

5.1 设计指标 26

5.2 设计方案 26

5.2.1 天线结构及原理 26

5.2.2 方环宽度的设计确定 30

5.2.3 矩形贴片大小及位置的仿真 31

5.3 优化参数及仿真图 33

5.4 本章小结 35

结  论 36

致  谢 37

参考文献 38

1 绪论

1.1 研究背景和意义

1873年，麦克斯韦（Maxwell）从理论上预言了电磁波的存在；1897年，马可尼（Marconi）首次活得一个完整的电报系统专利[1]。伴随着科学技术的不断进步，人类对自然界广泛存在的电磁波这一物质形态的认识在不断深化，创造了无线电通信系统。从广播、电视、移动通信，到气象、雷达、卫星、定位、导航，再到军事领域中的电子对抗、制导武器等应用领域，取得了极为丰富的研究成果。

任何无线电电子系统的信息传输既包含电磁波在空间的传播过程，也包含电磁波的发射和接收。在无线电技术领域，对于信息的传输，天线的作用是不可或缺的。随着社会发展和进步，对信息传输的要求也越来越高，天线技术也在随之不断更新，线极化的天线已远远不能满足人们的通信需求，因此圆极化天线的设计也越显重要。圆极化天线特点主要体现在以下几方面[2]：

1) 圆极化天线能够接收任意极化的来波，且其辐射的电磁波可以被任意极化天线接收到。

2) 若天线辐射的是左旋的圆极化波，则只可以接收左旋圆极化波而不可以接收到右旋圆极化波。反之，如果天线辐射的是右旋圆极化波，则只可接收右旋圆极化波。这种现象称之为圆极化的正交性。

3) 当圆极化波到达对称目标时，反射波就会变为反旋向的，即右旋变成左旋，左旋变成右旋。

因此圆极化天线可用于移动通信、GPS（Global Positioning System, 全球定位系统）等领域中，可以抑制雨雾的干扰和抗多径反射。

微带天线的概念首先是由Deschamps于1953年提出的[3]，它是在一块厚度远小于工作波长的介质基片的一面敷以金属辐射片，一面全部敷以金属薄层作接地板而成；敷设片可以根据不同的要求设计成各种形状。微带天线最初作为火箭和导弹上的共形全向天线活得应用。现已被广泛应用于100MHz~100GHz的宽广频域的大连无线电设备中。微带天线的特征是比通常的微波有更多的物理参数，他们可以有任意的几何形状和尺寸。微带天线有三种基本类型：微带缝隙天线、微带贴片天线、微带行波天线。

1.2 圆极化微带天线的研究现状

1.3 HFSS天线设计流程

HFSS(High Frequency Structure Simulator, 高频结构仿真)是美国Ansoft公司（Ansoft公司于2008年被Ansys公司收购）开发的全波三维电磁仿真软件。该软件采用有限元法进行计算，仿真结果准确可靠。HFSS是业界公认的设计和分析的工业标准[5]。