PCB天线与微带天线要点
蓝牙天线pcb设计尺寸标准
蓝牙天线pcb设计尺寸标准
蓝牙天线的PCB设计尺寸标准因具体的设计要求和天线的类型而异。
1. 偶极天线：易于实现较大的增益和较小的反射损耗，但其电长度一般都是波长的1/2。
工作在的蓝牙天线需有约60mm长，但这种长度的天线显然不适合手机、蓝牙耳机等终端设备。
2. PIFA天线：属于单极子天线，其反射损耗对地板大小比较敏感，远场辐射不均匀，难以满足手机、蓝牙耳机等终端设备对天线的全向辐射要求。
3. 陶瓷天线：普遍增益较小。
蓝牙PCB天线通常采用微带线的设计，尺寸通常在到2mm之间，可以根据设计要求进行调整。
以上内容仅供参考，建议咨询专业人士获取更准确的信息。
PCB天线与微带天线要点
PCB天线与微带天线要点天线是作⽆线电波的发射或接收⽤的⼀种⾦属装置。
⽆线电通信、⼴播、电视、雷达、导航、电⼦对抗、遥感、射电天⽂等⼯程系统，凡是利⽤电磁波来传递信息的，都依靠天线来进⾏⼯作。
此外，在⽤电磁波传送能量⽅⾯，⾮信号的能量辐射也需要天线。
⼀般天线都具有可逆性，即同⼀副天线既可⽤作发射天线，也可⽤作接收天线。
同⼀天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。
这就是天线的互易定理。
射频天线设计2.2 微带贴⽚天线微带贴⽚天线是由贴在带有⾦属地板的介质基⽚上的辐射贴⽚导体所构成的,如图3 所⽰. 根据天线辐射特性的需要,可以设计贴⽚导体为各种形状. 通常贴⽚天线的辐射导体与⾦属地板距离为⼏⼗分之⼀波长,假设辐射电场沿导体的横向与纵向两个⽅向没有变化,仅沿约为半波长(λg/ 2) 的导体长度⽅向变化. 则微带贴⽚天线的辐射基本上是由贴⽚导体开路边沿的边缘场引起的,辐射⽅向基本确定,因此,⼀般适⽤于通讯⽅向变化不⼤的RFID 应⽤系统中. 为了提⾼天线的性能并考虑其通讯⽅向性问题,⼈们还提出了各种不同的微带缝隙天线,如⽂献[5,6]设计了⼀种⼯作在24 GHz 的单缝隙天线和5.9 GHz 的双缝隙天线,其辐射波为线极化波;⽂献[7,8]开发了⼀种圆极化缝隙耦合贴⽚天线,它是可以采⽤左旋圆极化和右旋圆极化来对.⼆进制数据中的‘1’和‘0’进⾏编码图3 微带天线2. 3 偶极⼦天线在远距离耦合的RFID 应⽤系统中,最常⽤的是偶极⼦天线(⼜称对称振⼦天线) . 偶极⼦天线及其演化形式如图4 所⽰,其中偶极⼦天线由两段同样粗细和等长的直导线排成⼀条直线构成,信号从中间的两个端点馈⼊,在偶极⼦的两臂上将产⽣⼀定的电流分布,这种电流分布就在天线周围空间激发起电磁场.利⽤麦克斯韦⽅程就可以求出其:辐射场⽅程式中Iz 为沿振⼦臂分布的电流,α为相位常数, r 是振⼦中点到观察点的距离,θ为振⼦轴到r 的夹⾓,l 为单个振⼦臂的长度. 同样,也可以得到天线的输⼊阻抗、输⼊回波损耗S11 、阻抗带宽和天线增益等等特 .性参数(a) 偶极⼦天线; (b) 折合振⼦天线;(c) 变形偶极⼦天线当单个振⼦臂的长度l =λ/ 4 时(半波振⼦) ,输⼊阻抗的电抗分量为零,天线输⼊阻抗可视为⼀个纯电阻. 在忽略天线粗细的横向影响下,简单的偶极⼦天线设计可以取振⼦的长度l 为λ/ 4 的整数倍,如⼯作频率为2. 45 GHz 的半波偶极⼦天线,其长度约为6 cm.当要求偶极⼦天线有较⼤的输⼊阻抗时,可采⽤图4b的折合振⼦.3 RFID 射频天线的设计从RFID 技术原理和RFID 天线类型介绍上看,RFID 具体应⽤的关键在于RFID 天线的特点和性能.⽬前线圈型天线的实现技术很成熟,虽然都已⼴泛地应⽤在如⾝份识别、货物标签等RFID 应⽤系统中,但是对于那些要求频率⾼、信息量⼤、⼯作距离和⽅向不确定的RFID 应⽤场合,采⽤线圈型天线则难以设计实现相应的性能指标. 同样,如果采⽤微带贴⽚天线的话,由于实现⼯艺较复杂,成本较⾼,⼀时还⽆法被低成本的RFID 应⽤系统所选择. 偶极⼦天线具有辐射能⼒较强、制造简单和成本低等优点,且可以设计成适⽤于全⽅向通讯的RFID 应⽤系统,因此,下⾯我们来具体设计⼀个⼯作于2. 45 GHz (国际⼯业医疗研究⾃由频段) 的RFID 偶极⼦天线.半波偶极⼦天线模型如图4a 所⽰. 天线采⽤铜材料(电导率:5.8e7 s/ m ,磁导率:1) ,位于充满空⽓的⽴⽅体中⼼. 在⽴⽅体外表⾯设定辐射吸收边界. 输⼊信号由天线中⼼处馈⼊,也就是RFID 芯⽚的所在位置. 对于2. 45 GHz 的⼯作频率其半波长度约为61mm（利⽤公式波长，波的传播速度，以及频率的关系λf=v）,设偶极⼦天线臂宽w 为1 mm ,且⽆限薄,由于天线臂宽的影响,要求实际的半波偶极⼦天线长度为57mm. 在Ansoft HFSS ⼯具平台上, 采⽤有限元算法对该天线进⾏仿真,获得的输⼊回波损耗S11 分布图如图5a 所⽰,辐射场E ⾯(即最⼤辐射⽅向和电场⽮量所在的平⾯) ⽅向图如图5b 所⽰. 天线输⼊阻抗约为72 Ω ,电压驻波⽐(VSWR) ⼩于2.0 时的阻抗带宽为14. 3 % ,天线增益为1.8.图5 偶极⼦天线(a) 回波损耗S11 ; (b) 辐射⽅向图从图5b 可以看到在天线轴⽅向上,天线⼏乎⽆辐射. 如果此时读写器处于该⽅向上,应答器将不会做出任何反应. 为了获得全⽅位辐射的天线以克服该缺点,可以对天线做适当的变形,如在将偶极⼦天线臂末端垂直⽅向上延长λ/ 4 成图4c 所⽰. 这样天线总长度修改为(57. 0 mm + 2 ×28. 5 mm) ,天线臂宽仍然为1 mm. 天线臂延长λ/ 4 后,整个天线谐振于1 个波长,⽽⾮原来的半个波长.这就使得天线的输⼊阻抗⼤⼤地增加,仿真计算结果约为2 kΩ. 其输⼊回波损耗S11如图6a 所⽰. 图6b 为E ⾯(天线平⾯) 上的辐射场⽅向图,其中实线为仿真结果,⿊点为实际样品测量数据,两者结果较为吻合说明了该设计是正确的. 从图6b 可以看到在原来弱辐射的⽅向上得到了很⼤的改善,其辐射已经近似为全⽅向的了. 电压驻波⽐( VSWR)⼩于2. 0 时的阻抗带宽为12.2 % ,增益为1.4 ,对于⼤部分RFID 应⽤系统,该偶极⼦天线可以满⾜要求.宽带⽆线通信的天线设计许多⽆线服务供应商采⽤SDMA技术对可⽤频谱进⾏优化利⽤，在360度覆盖区域内它⼀般被限制在三个区间。
第四讲 微带天线
第四講微帶天線一、引言上一講介紹了對稱振子和接地單極子天線。
這兩種天線本质上屬於線天線。
但是手機內置天線往往都不是線天線的形式，常見的PIFA天線和單極子變形天線往往都是平面天線的形式。
儘管在某種程度上它們也和對稱振子或接地單極子天線有某种程度的相似性。
在現有理論基礎下，由於专門對手機天線進行嚴格理論分析的論著還很少，所以為更加深入地理解手機天線，我们還有必要瞭解幾種其他類型的天線的一般特性。
這一講主要介绍微帶天線的概念和基本原理。
二、微帶天線的結構如下圖所示，結構最簡單的微帶天線是由貼在帶有金屬地板的介質基片（）上的輻射貼片所構成的。
貼片上導體通常是銅和金，它可以為任意形狀。
但通常為便於分析和便於預測其性能都用较為簡單的幾何形狀。
為增強輻射的邊緣场，通常要求基片的介电場數較低。
三、微帶天線的特點微帶天線的典型優點是：1．重量輕、体積小、剖面薄；2．製造成本低，適於大量生產；3．通過改變馈點的位置就可以獲得線極化和圓極化；4．易於實現双頻工作。
但微帶天線也有如下缺點：1．工作頻帶窄；2．損耗大，增益低；3．大多微帶天線只在半空間輻射；4．端射性能差；5．功率容量低。
四、微帶天線的輻射機理微帶天線的輻射是由微帶天線導體邊沿和地板之間的邊緣场產生的。
這可以從以下圖中的情況簡單說明，這個圖是一個側向饋電的矩形微帶貼片，與地板相距高度為h。
假設電場沿微帶結構的宽度和厚度方向沒有变化，則輻射器的電場仅僅沿約為半波長（）的貼片长度方向變化。
輻射基本上是由貼片開路邊沿的邊緣場引起的。
在兩端的場相對地板可以分解為法向和切向分量，因為貼片長度为，所以法向份量反相，由它们產生的遠區場在正面方向上互相抵消。
平行於地板的切向分量同相，因此合成場增強，從而使垂直於地板的切向份量同相，因此合成場增強，从而使垂直於結構表面的方向上輻射場最強。
根據以上分析，貼片可以等效为兩個相距、同相激励並向地板以上半空间輻射的兩個縫隙。
對微帶貼片沿寬度方向的電場變化也可以采用同樣的方法等效為同样的縫隙。
微带天线辐射原理
微带天线辐射原理一、微带天线的概念和分类微带天线是一种基于印刷电路板技术制作的平面天线，由于其结构简单、重量轻、易于制造和安装等优点，被广泛应用于通信、雷达和卫星等领域。
根据结构形式不同，微带天线可以分为三种类型：矩形微带天线、圆形微带天线和其他形状的微带天线。
二、微带天线的辐射原理微带天线的辐射原理是基于电磁场理论。
当电流通过导体时，会产生一个电场和一个磁场。
这两个场相互作用，形成电磁波并向外辐射。
在微带天线中，导体是由金属箔片组成的，在介质基板上铺设一层金属箔片，并与地面接触。
当输入信号通过馈线传输到微带天线上时，导体中会产生电流，在介质基板上会产生表面波（Surface Wave）。
表面波在介质基板和空气之间传播时，会沿着导体边缘产生辐射，并向外传播。
三、微带天线的特点1. 结构简单：由于其结构简单，制造过程容易控制，可以批量生产。
2. 重量轻：微带天线是一种平面结构，重量轻，易于安装和维护。
3. 频率范围宽：微带天线的频率范围从几百兆赫兹到几千兆赫兹不等，可以满足不同频段的需求。
4. 辐射效率高：由于其结构特殊，可以提高辐射效率，并且具有良好的方向性和极化特性。
5. 抗干扰能力强：微带天线在设计时可以采用抗干扰技术，提高其抗干扰能力。
四、微带天线的设计要点1. 基板选择：基板是微带天线的重要组成部分，对其性能有很大影响。
选择合适的基板材料和厚度是设计中必须考虑的因素。
2. 导体宽度和长度：导体宽度和长度决定了微带天线的共振频率和辐射特性。
根据需要选择合适的宽度和长度进行设计。
3. 地平面大小：地平面是指微带天线下方接地的金属板。
地平面大小会影响天线的辐射效率和方向性，需要根据设计要求进行选择。
4. 馈线位置和类型：馈线是将信号输入到微带天线中的部分，馈线的位置和类型会影响天线的阻抗匹配和性能。
5. 辐射特性调整：通过调整导体形状、大小和位置等因素可以改变微带天线的辐射特性，满足不同应用需求。
干货·各种小天线的PCB设计要点
干货·各种小天线的PCB设计要点天线是各种智能设备都需要的重要部件，所有需要用到无线的设备都需要用到它。
现在是无线时代，网络路由器都是无线WIFI，电脑，手机连网络再也不用网线连接了，还有蓝牙耳机，蓝牙鼠标，蓝牙键盘等等不再有电线了，这个天线的性能就至关重要了。
一般天线的选择有一些因素，除了考虑性能还要考虑成本，所以在选择天线的时候，需要综合考虑。
今天上尉Shonway就给大家讲讲各种天线的设计及设计要点。
第一种、PCB板载天线这种天线成本低，但性能会稍微差一点。
PCB板载天线也有几种形式。
a,平面倒F型天线，英文缩写即PIFA如下图所示就是倒F的PCB板载天线图1图2下面这个是上面平面倒F的PCB板载天线的变种，由于空间不够，扭曲一下。
此倒F天线PCB设计都有哪些需要注意的问题？我们首先要知道这个射频知识，Shonway以前出过一篇文章，对于射频，任何铜箔，导线都不能看成是简单的导线，他是由很多阻容电路组成的一种等效电路，你看到短路的，对于射频就不是短路。
以这个思路我们看看这个倒F天线的PCB设计。
如下图所示图3这里有六点要注意1、这个倒F天线，不是随便画的，网上有专门的这种天线的库，拿过来，按要求放上去就好。
如果空间不够，那就是自己通过仿真自己制作了自己专用的天线了。
原创今日头条：卧龙会IT技术2、RF馈点这里引出来的线阻抗必须做到50ohm3、接地馈点必须接地牢靠4、地平面必须要多打地过孔，如上图所示，这个过孔间距多少合适的话，我们以前一篇卧龙会布布熊老师写过一篇文章，大家找一下可以看看5、天线这里所有层铜箔必须净空。
6、天线必须放在PCB板的角落里，最好三面都是空的，如图2所示，上面三面都是空的手机上的天线叫平面倒F天线，原理上是用一个平面接上一个接地平面馈点，与RF馈点组成，如下图4所示图4上面图4从左下方RF馈点这个箭头看过去，就是一个倒F。
同样是倒F结构，但手机中的天线采用的是平面结构，这个倒F天线就比PCB板载天线性能就会好很多，这样空间又比较少，成本又低，对于手机天线是最好的选择。
PCB天线设计及射频布局设计指南
引言：概述：PCB天线设计是通过在PCB上布局电路来实现无线电频率的传输和接收。
天线设计的质量直接影响到设备的通信质量和性能。
射频布局是指在PCB电路板上布置射频元件以保证信号传输的稳定性和减少信号干扰。
好的射频布局能够降低噪声和干扰，提高设备的接收灵敏度和发送功率。
正文：一、基本原理1.1天线类型1.2天线参数1.3天线选择与匹配技术1.3.1频带选择1.3.2阻抗匹配1.3.3尺寸约束1.3.4天线方向性1.3.5天线辐射效率二、PCB天线设计2.1天线形状设计2.2天线位置选择2.3天线尺寸优化2.4天线与其他元件的间距设计2.5天线与地板的设计三、射频布局设计3.1射频信号布局准则3.2射频焊盘布局3.3射频走线布局3.4射频电源布局3.5射频地面布局四、PCB天线设计常见问题与解决方法4.1天线频率偏差问题4.2天线辐射模式问题4.3天线干扰和噪声问题4.4天线尺寸限制问题4.5天线输出功率问题五、实例与应用5.1手持设备天线设计实例5.2无线通信设备天线设计实例5.3汽车电子设备天线设计实例5.4IoT设备天线设计实例5.55G通信设备天线设计实例总结：PCB天线设计和射频布局的优化对设备的性能提升至关重要。
通过了解天线设计的基本原理和射频布局技术，工程师们能够更好地实施天线设计和射频布局。
本文从天线基本原理、PCB天线设计、射频布局设计、常见问题与解决方法以及实例与应用方面进行了详细的阐述。
希望这些设计指南能够帮助工程师们更好地进行PCB天线设计和射频布局，提高设备的性能和通信质量。
PCB布线中的微带线和带状线设计
PCB布线中的微带线和带状线设计在PCB布线设计中，微带线和带状线是两种常用的传输线形式。
它们在不同的应用和场景中有着各自的优势和特点，设计微带线和带状线需要考虑到信号传输的性能、电磁兼容性等方面。
本文将详细介绍微带线和带状线的设计原理、特点以及布线规范，以帮助读者更好地实现PCB布线设计。
一、微带线设计1.微带线的结构微带线是一种印刷线路，由导线、介质层和接地层构成。
其中，导线的材料通常为铜，介质层的材料有FR-4等。
微带线的特点是在一侧与接地层直接相连，而在另一侧与空气或介质相接。
这种结构使得微带线具有较高的阻抗控制能力。
2.微带线的特点微带线设计中的关键参数包括线宽、线距、介质常数、厚度等。
其中，线宽和线距是影响微带线阻抗的主要参数。
通常情况下，增大线宽可以降低微带线的阻抗，而增大线距则会提高微带线的阻抗。
因此，在微带线设计中需要根据具体的要求来选择适当的线宽和线距。
3.微带线的设计规范在PCB布线设计中，为了确保微带线的性能和稳定性，需要遵循一些设计规范。
首先是根据信号频率和传输距离来确定微带线的参数，以满足阻抗匹配要求。
其次是避免尖角和转角，尽量采用圆滑的布线路径。
此外，在微带线的接头处应采用过渡角度，避免信号反射和损耗。
4.微带线的应用微带线在高速数据传输中被广泛应用，例如在通信系统、网络设备、射频模块等领域。
微带线具有较高的阻抗控制能力和信号传输性能，能够有效减少信号的失真和干扰。
因此，合理设计微带线在PCB布线中起着至关重要的作用。
1.带状线的结构带状线是一种多层印刷线路，由导线、介质层和接地层构成。
不同于微带线，带状线的导线被夹在介质层之间，与接地层相隔一层介质。
这种结构使得带状线具有更高的阻抗稳定性和信号完整性。
2.带状线的特点带状线的设计中，关键参数包括导线的宽度、间隔、介质常数、厚度等。
与微带线相比，带状线具有更高的阻抗控制能力和抗干扰能力，适用于高速数据传输和射频模块设计。
PCB天线设计介绍
PCB天线设计介绍天线是一种驻波天线，天线的阻抗不匹配，将导致大量的信号反射，使天线的辐射效率降低，同时由于反射的影响使得天线在宽频带内的增益有抖动，如果天线的驻波为6，手机前端的击穿电压将降为原来的1/6，而功率容量就会下降。
手机天线驻波对天线效率的影响不可不慎。
天线的驻波要求，我们目前统一要求为小于3。
各种智能设备都需要的重要部件，所有需要用到无线的设备都需要用到它。
现在是无线时代，网络路由器都是无线WIFI，电脑，手机连网络再也不用网线连接了，还有蓝牙耳机，蓝牙鼠标，蓝牙键盘等等不再有电线了，这个天线的性能就至关重要了。
一般天线的选择有一些因素，除了考虑性能还要考虑成本，所以在选择天线的时候，需要综合考虑。
PCB 板载天线这是一种几乎最低成本的方案，当然性能上普遍来讲也是相对较差的。
像这种板载天线，有很多成型的库直接套用即可。
BT,WIFI, GPS, NFC，FM等，但是基本上都是带宽比较窄，对性能没有严格要求的产品。
最常见的就是倒F设计：还有蛇形设计天线一般都电馈点和地馈点。
倒F正常就是形成了这两个点，不能同比与逻辑电路。
这个图就很容易看出来C3位置连接的就是电馈点，L2的天线位置连接端就是主板的地，就是地馈点。
有几个点天线的布局要进行净空。
1、找网上专门的库，针对不通功能的wifi，bt，fm天线等2、若是自行画板载天线，要注意天线的阻抗也是50ohm3、天线走线到射频走线，线的两端要多打地孔过孔，起到一个屏蔽的作用。
4、天线这里所有层铜箔必须净空。
通过上图也可以看出，不止是第一层。
所谓净空是所有层都没有铜箔。
5、同样在结构设计过程中，也要保证PCB的天线位置四周的结构没有金属材质。
不然容易影响天线的性能。
当然它的缺点是显而易见的：1.性能比FPC天线等类型要差。
2.量产后PCB的材质，批次，如果更换板厂将严重影响天线的性能。
3.频带范围一般较窄4.由于天线跟PCB的高度没有形成高度差，所以结构上的设计也很受局限。
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天线是作无线电波的发射或接收用的一种金属装置。
无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。
此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。
一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。
同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。
这就是天线的互易定理。
射频天线设计2.2 微带贴片天线微带贴片天线是由贴在带有金属地板的介质基片上的辐射贴片导体所构成的,如图3 所示. 根据天线辐射特性的需要,可以设计贴片导体为各种形状. 通常贴片天线的辐射导体与金属地板距离为几十分之一波长,假设辐射电场沿导体的横向与纵向两个方向没有变化,仅沿约为半波长(λg/ 2) 的导体长度方向变化. 则微带贴片天线的辐射基本上是由贴片导体开路边沿的边缘场引起的,辐射方向基本确定,因此,一般适用于通讯方向变化不大的RFID 应用系统中. 为了提高天线的性能并考虑其通讯方向性问题,人们还提出了各种不同的微带缝隙天线,如文献[5,6]设计了一种工作在24 GHz 的单缝隙天线和5.9 GHz 的双缝隙天线,其辐射波为线极化波;文献[7,8]开发了一种圆极化缝隙耦合贴片天线,它是可以采用左旋圆极化和右旋圆极化来对.二进制数据中的‘1’和‘0’进行编码图3 微带天线2. 3 偶极子天线在远距离耦合的RFID 应用系统中,最常用的是偶极子天线(又称对称振子天线) . 偶极子天线及其演化形式如图4 所示,其中偶极子天线由两段同样粗细和等长的直导线排成一条直线构成,信号从中间的两个端点馈入,在偶极子的两臂上将产生一定的电流分布,这种电流分布就在天线周围空间激发起电磁场.利用麦克斯韦方程就可以求出其:辐射场方程式中Iz 为沿振子臂分布的电流,α为相位常数, r 是振子中点到观察点的距离,θ为振子轴到r 的夹角,l 为单个振子臂的长度. 同样,也可以得到天线的输入阻抗、输入回波损耗S11 、阻抗带宽和天线增益等等特 .性参数(a) 偶极子天线; (b) 折合振子天线;(c) 变形偶极子天线当单个振子臂的长度l =λ/ 4 时(半波振子) ,输入阻抗的电抗分量为零,天线输入阻抗可视为一个纯电阻. 在忽略天线粗细的横向影响下,简单的偶极子天线设计可以取振子的长度l 为λ/ 4 的整数倍,如工作频率为2. 45 GHz 的半波偶极子天线,其长度约为6 cm.当要求偶极子天线有较大的输入阻抗时,可采用图4b的折合振子.3 RFID 射频天线的设计从RFID 技术原理和RFID 天线类型介绍上看,RFID 具体应用的关键在于RFID 天线的特点和性能.目前线圈型天线的实现技术很成熟,虽然都已广泛地应用在如身份识别、货物标签等RFID 应用系统中,但是对于那些要求频率高、信息量大、工作距离和方向不确定的RFID 应用场合,采用线圈型天线则难以设计实现相应的性能指标. 同样,如果采用微带贴片天线的话,由于实现工艺较复杂,成本较高,一时还无法被低成本的RFID 应用系统所选择. 偶极子天线具有辐射能力较强、制造简单和成本低等优点,且可以设计成适用于全方向通讯的RFID 应用系统,因此,下面我们来具体设计一个工作于2. 45 GHz (国际工业医疗研究自由频段) 的RFID 偶极子天线.半波偶极子天线模型如图4a 所示. 天线采用铜材料(电导率:5.8e7 s/ m ,磁导率:1) ,位于充满空气的立方体中心. 在立方体外表面设定辐射吸收边界. 输入信号由天线中心处馈入,也就是RFID 芯片的所在位置. 对于2. 45 GHz 的工作频率其半波长度约为61mm（利用公式波长，波的传播速度，以及频率的关系λf=v）,设偶极子天线臂宽w 为1 mm ,且无限薄,由于天线臂宽的影响,要求实际的半波偶极子天线长度为57mm. 在Ansoft HFSS 工具平台上, 采用有限元算法对该天线进行仿真,获得的输入回波损耗S11 分布图如图5a 所示,辐射场E 面(即最大辐射方向和电场矢量所在的平面) 方向图如图5b 所示. 天线输入阻抗约为72 Ω ,电压驻波比(VSWR) 小于2.0 时的阻抗带宽为14. 3 % ,天线增益为1.8.图5 偶极子天线(a) 回波损耗S11 ; (b) 辐射方向图从图5b 可以看到在天线轴方向上,天线几乎无辐射. 如果此时读写器处于该方向上,应答器将不会做出任何反应. 为了获得全方位辐射的天线以克服该缺点,可以对天线做适当的变形,如在将偶极子天线臂末端垂直方向上延长λ/ 4 成图4c 所示. 这样天线总长度修改为(57. 0 mm + 2 ×28. 5 mm) ,天线臂宽仍然为1 mm. 天线臂延长λ/ 4 后,整个天线谐振于1 个波长,而非原来的半个波长. 这就使得天线的输入阻抗大大地增加,仿真计算结果约为2 kΩ. 其输入回波损耗S11如图6a 所示. 图6b 为E 面(天线平面) 上的辐射场方向图,其中实线为仿真结果,黑点为实际样品测量数据,两者结果较为吻合说明了该设计是正确的. 从图6b 可以看到在原来弱辐射的方向上得到了很大的改善,其辐射已经近似为全方向的了. 电压驻波比( VSWR)小于2. 0 时的阻抗带宽为12.2 % ,增益为1.4 ,对于大部分RFID 应用系统,该偶极子天线可以满足要求.宽带无线通信的天线设计许多无线服务供应商采用SDMA技术对可用频谱进行优化利用，在360度覆盖区域内它一般被限制在三个区间。
但采用多束天线系统，其覆盖的区间可被增加至多达48个。
因系统的波束成型网络可重复利用可用频率并降低了干扰，所以，对无线网络服务区域来说，它可服务更多用户且具有更好的服务质量。
该系统可在多个方向长距离传输数据、语音和视频信号且不需中继站。
这样，就把网络的运营成本降至最低且显著提升了可靠性、质量并增加了用户数。
用长距离(高增益)窄束定向天线取代短距离(低增益)全向天线。
通常，长距离天线会增加单一方向上的用户数，但不允许其它方向上的用户使用该系统。
本文建议的系统通过采用既可同时又可顺序重复利用高增益窄束天线的多束技术解决了该问题，该技术有效实现了全向天线的球面型覆盖范围从而显著增加了各个方向的用户数。
采用频率再用技术可进一步增加容量。
多束系统是基于相控阵天线和ElectromagneTIc TECHNOLOGIES Industries(ETI, )公司开发的Optibeam专有波束成型网络的硬件方案。
因该硬件方案不需要软件编程和外接电源，所以很适合恶劣环境使用。
这里讨论的多束天线系统的主要部件是天线和波束成型网络。
天线包含诸如偶极子或贴片(patch)天线等小的天线元素，它们被组合成阵列。
波束成型器为全部天线贴片提供所需的信号相位用以在各方向上生成波束。
多束天线系统为得到期望的性能，两种要素的设计参数都很关键。
在本文讨论的系统内采用的天线基于组成矩阵的贴片天线。
贴片天线以经过验证的微带高频印刷电路技术为基础。
在这样一个矩阵安排中采用贴片部件的优点有：体积小、制造成本低、重量轻、易于安装且可靠性高。
根据期望的电磁辐射方向，把不同信号幅值和相位的激励馈送至每个贴片。
辐射部件的不同相位会与天线远场结合以形成窄束。
本文所论述的天线被设计成线性相控阵天线系统，其中，各贴片间等距并在整个矩阵采用递进相移技术。
每个贴片的间距被保持为中心频点波长的一半(λ/2)。
贴片的中心线被初选为馈送点，但馈送点的实际准确位置是由用高频矢量网络分析仪(VNA)进行的对输入反射的测量结果实施经验化处理决定的。
除馈送点外，为在相关的频率范围内获得小于1.50:1的电压驻波比(VSWR)，还对每个贴片的形状进行了仔细选择。
为改进感兴趣频率范围内的性能，馈送点选得比中心点略高。
该贴片天线部件的其它设计参数包括：谐振频率=3.7GHz；基板高=0.030英寸；基板电介常数=2.2 ；贴片天线长=1.575英寸；贴片天线宽=0.710英寸；馈送点位置略高于贴片中心点；极化=垂直。
许多贴片天线都是在单一电介质基板上以线性方式对贴片元素进行排列以分别获得15度的方位束宽和7度的垂直束宽。
四束天线设计需要最少四个贴片天线部件。
采用本建议技术的四束系统被设计成具有26dB 天线增益、前-后比率高于30dB、副瓣水平20dB(小于主瓣水平)等指标。
采用商用微波VNA对一个四束天线设计的性能进行了测量，采用的全扫频范围是2.0 到4.5 GHz、结果显示在图1中。
天线系统的工作范围在3.2 到4.2 GHz、VSWR小于1.50:1。
波束成型器设计波束成型器是由无源微波器件组成的复杂网络。
它用于在天线和系统收发器间提供所需的相位和幅值。
波束成型网络从天线矩阵形成波束，并采用无需机械运动的电控方式控制波束方向。
可通过采用对天线元素和相关电气元件的时间或频率域分析来设计这样一种电控波束成型网络。
对论及的多束天线系统，在设计用于宽带应用的波束成型网络时采用的是频域分析。
为最小化RF信号损耗并保持诸如相位和幅值等信号属性，一般要将波束成型网络紧挨着天线组件放置或将其整合进天线组件。
在本例中，波束成型器被挨着天线放置并采用相位匹配电缆匹配跨接矩阵的相位(图2)。
这些相位匹配电缆在期望的频带范围提供±1度的相位匹配精度。
每36英寸电缆长度贡献的插入损耗小于0.5 dB。
在本例中，波束成型器的设计采用了组合了正交耦合子、微波混合和相移器等技术以实现在60度区间内产生四个波束的相位要求。
可利用完全对称的90度混合接合以实现矢量增加来生成预期的相位权重。
借助其与生俱来的阻抗转换能力并通过把匹配变换器的使用最少化来减小整个插入损耗，从而可将该混合整合进组件。
为展示该设计方法，设计了一个用于3.4到3.6GHz频段的四束天线波束成型器。
用安捷伦(Aglient)科技的N5230A矢量网络分析仪对其性能进行了测量，N5230A在工作时与同样来自安捷伦的也工作在3.4到3.6GHz范围的U3042A多口测试装置连接。
图3、图4和图5显示的是基于该设计方法的典型八波束波束成型网络的结果。
在3.4到3.6GHz频段的开放环境对多束天线系统的辐射模式进行了测量。
采用相位匹配RF电缆连接波束成型器与天线。
波束成型器的输入端口接3.440、3.480、3.520和3.580GHz这四个不同的中心频率、每个频道的带宽是7MHz。
测试所用的RF功率是+5dBm，来自天线和波束成型器的联合接收功率的测量是利用频谱分析仪在距离200m处进行的。
接收到信号的功率在以200ｍ为半径的圆周每隔1.0度测量一次，其中把四束天线作为圆周中心。