HFSS可以为天线设计提供全面的解决方案，是一款功能强大的三维电磁设计软件。使用HFSS仿真软件可以对各类天线进行仿真分析以及优化设计，对天线的各种性能参数精确计算。其中包括天线的方向性系数、增益、轴比、输入阻抗、电压驻波比、S参数、电流分布参数以及远近场辐射方向图等。

使用HFSS软件进行天线设计的设计流程如图1.1所示[6]。

图 1.1 HFSS设计流程

2 微带天线基本理论

2.1 微带天线的分类

对微带天线的分类，有很多方法。可以对微带天线按照结构特征或工作原理等进行分类。在一般情况下，可以把微带天线分成以下四类[7]：微带贴片天线、微带振子天线、微带缝隙天线和微带行波天线。典型结构如图2.1所示。

图2.1 常见微带天线形式

微带贴片天线（MPA）是由介质基片、在基片一面上有任意平面几何形状的导电贴片和基片令以免上当接地板所构成。实际上能计算其辐射特性的贴片图形是有限的。微带振子天线由导体接地板、辐射振子、介质基片和蚀刻在导体接地板上的馈电槽线组成。微带缝隙天线由介质基片、微带馈线和开在接地板上的辐射缝隙组成，缝隙可以收矩形（宽的或窄的），圆形或环形。微带行波天线（MTA）是由基片、在基片一面上的链形周期结构或普痛的长TEM（Transverse Electric and Magnetic Field，横向电磁场）波传输线（也维持一个TE（transverse electric wave，横电波）模）和基片另一面上的接地板组成。TEM波传输线的末端接匹配负载，当天线上的维持行波时，可以天线结构设计上使主波束位于从边射到端射的任意方向。

2.2 微带天线辐射机理

微带天线的辐射可以用图2.2所示的简单情况来说明。这是一个矩形微带贴片天线，与地板相距几分之一波长。假定电场沿微带结构的宽度与厚度方向没有变化，则辐射器的电场结构可由图2.3（a）表示，电场仅沿越为半波长（λg/2）的贴片长度方向变化。辐射基本上是由贴片开路边沿的边缘场引起的。在两端的场和对于地板可以分解为法向分量和切向分量，因为贴片长度为λg/2[8]，所以，发现分量反向，由它们产生的远区场在正面方向上互相抵消。平行于地板的切线分量相同，因此，合成场增强，从而使垂直于结构表面的方向上辐射场最强。所以，贴片可以表示为相距λg/2、同向激励并向地板上半空间辐射的两个缝隙（图2.3（b））。也可以考虑电场沿贴片宽度的变化。这时，微带贴片天线可以用贴片周围的四个缝隙来表示。同样，其它微带天线的结构也可以用等效的缝隙来表示。