宽频带微带天线
宽频带双层微带天线
采用ANFSOFT HFSS对宽频带双层微带天线设计与仿真石磊北京理工大学微波通讯实验室 100081摘要：天线作为通讯试验箱前段的重要组成部分，他承担着发射信号和接收的回波信号的任务。
微带天线由于其本身的特点（如结构简单、低刨面、小型化、可以与飞行器表面共形安装而不影响飞行器的空气动力性能和占用飞行器内仓空间，天线可以与微带电路集成在一起，工业制造简单，价格低廉等优点）而得到了广泛的应用。
但是对于微带天线来说，最严重的缺陷是单个贴片天的带宽太窄，与阵子天线、缝隙天线、波导开口喇叭天线等工作带宽一般在15%----50%相比，微带单贴片的天线带宽只能有百分之几。
因此，最近微带天线大量的研究是关于微带天线的频带展宽技术。
关键字：双层微带天线 ，ANSOFT HFSS， 宽频带1．天线形式的选择选择双层微带天线原因a.作为微带天线，它具有微带天线体积小、轻便易于集成和便于批量生产等特点。
b.根据设计要求的指标，采取了具有较宽的带宽的双层微带天线的结构。
2．天线的技术指标由于天线作为两个近距离试验箱体上的辐射器，所以对其性能指标的要求不慎严格：* 工作频率：2.2G* 驻波比<1.5（带内）*相对带宽>10%* 极化：线极化* 体积不能过大3．天线结构的分析微带天线的频带可以从以下三个方面的带宽来描述：阻带带宽、方向图带宽和极化带宽。
一般来说阻带带宽是天线带宽的主要因素。
通过对微带天线的分析知道，要展宽微带天线的的频带，可以采取以下几种方法：1）增加微代介质的厚度；2）降低微代介质的介电常数；3）采用有耗介质；4）对馈点电路采用宽带阻抗匹配（如阻抗匹配电路或采用开缝耦合对天线馈点）；5）采用对贴片谐振。
前三种办法的效果比较小，而且第三种方法是以天线增益的降低为代价的；第四种方法需要设计宽带匹配电路，但电路结构复杂，制作难度大，因此我们采用第五种方法。
该方法是利用多贴片耦合的方式，使每个贴片天线的谐振中心频率各不相同，而各谐振带宽又相互交叉，使整个天线的总体带宽展宽，如图1所示就像电路中采用的多级放大器展宽频带的方法类似。
宽频带微带贴片天线技术
宽频带微带贴片天线技术摘要:随着现代通信技术和雷达的发展,宽频带微带贴片天线技术的研究已经得到足够重视。
本文简要论述影响带宽的因素,并着重介绍几种展开带宽的方法。
关键词:微带天线宽频带微波通信微带天线由于具有剖面低、重量轻、体积小、易于共形和批量生产等优点,广泛应用于测量和通讯各个领域。
但微带天线有其固有缺陷,即其阻抗带宽较窄,典型的频带宽度从百分之零点几到百分之几,所以微带天线的窄频带特性成了限制其应用的主要障碍,因此展宽微带天线的带宽具有十分重要的意义。
1 影响微带天线带宽的因素微带贴片天线的窄带特性是由其高Q值的谐振本性决定的,也就是储存于天线结构中的能量比辐射和他它耗散能量大得多,这就意味着谐振时实现了阻抗匹配而当频率偏离谐振点时电抗分量急剧变化使之失配。
微带天线的带宽(BW)往往以输入端电压驻波比系数(VSWR)的值小于某给定值的频率范围来表示,若给定的VSWR值为S,则VSWR<S的频带宽度BW为:2 展宽带宽的途径(1)基本途径:增大基板厚度,降低基板相对介电常数,及增大a/b(矩形)。
这三种途径其主要通过降低等效谐振电路的值来展宽频带宽度,较容易实现,但需要根据实际情况合适地选择这些参数。
(2)改变天线的结构来展宽微带天线带宽。
这种途径主要有:电磁藕合馈电;附加阻抗匹配网络;加载短路探针;在贴片单元或接地板上“开窗’,采用多层结构,采用E型贴片等。
电磁藕合馈电的方法是设法修改等效谐振电路,把普通单层微带天线的简单RLC等效电路修改为多频点的藕合谐振电路,从而实现了阻抗带宽的展宽。
这种展宽天线带宽的方法设计制作起来相对较易实现,但是天线占用空间较大。
附加阻抗匹配网络的方法实际上并不属于微带天线本身的问题,而是馈线的匹配问题。
由于线极化微带天线的工作带宽主要受其阻抗带宽的限制,因此采用馈线匹配技术就能使其工作于较宽的频域上。
例如采用简单的双枝节匹配技术,可将带宽增大至两倍左右。
一种微型化超宽频微带天线的设计
一种微型化超宽频微带天线的设计余文胜摘要：本论文介绍了一种新型微型化超宽频微带天线，由于现代科学通讯技术的不断进步，为了配合日渐微缩的通讯设备，天线的微型化成为设计主流。
现代通信要求能够通讯复杂的多媒体信息，传统2.4GHz通信频段已不能满足现有要求，于是超高频通信应运而生。
微带天线是由导体薄片粘贴在背面有导体接地板的介质基质上形成的天线，具有许多新的优势。
关键词: 微型化；超宽频；微带天线；HFSSAbstract:This paper introduces a new type of miniaturized ultra wide band microstrip antenna, due to the continuous progress of modern science and technology communication, in order to meet the increasingly miniaturized communications equipment, miniaturization of antenna design has become the mainstream. Modern communication requirements of multimedia information and communication can be complex, the traditional 2.4GHz communication frequency can not meet the current requirements.Key words: Miniaturized;Ultra frequency band;Microstrip antenna;HFSS1.引言1940年代到1960年代，为了满足通信系统的传输要求，人们开始研究天线宽带匹配网络来实现宽带要求。
期间，Lindenblad 提出了共轴喇叭天线，Schelkunoff提出了球形偶极子天线，P.S.Carter提出了双圆锥天线。
阿尔福德天线原理
阿尔福德天线原理阿尔福德天线（Alford Antenna）是由英国电气工程师彼得·阿尔福德（Peter Alford）于20世纪60年代提出的一种宽频带微带天线。
它的原理基于共振器的分布式技术，可以实现宽频带和高增益的特性。
1. 引言阿尔福德天线作为一种宽频带微带天线，具有广泛的应用领域，如通信、雷达、无线电测量等。
它在通信领域的应用尤为广泛，能够满足不同频段的通信需求。
2. 阿尔福德天线的结构阿尔福德天线由导体贴片和馈电线构成。
导体贴片通常采用金属板制成，形状可以是矩形、圆形等。
馈电线连接导体贴片与射频源或接收器。
3. 阿尔福德天线的工作原理阿尔福德天线的工作原理基于共振器的分布式技术。
当射频信号通过导体贴片时，导体贴片会产生电流和磁场。
这个电流和磁场的分布会导致天线产生辐射，从而实现信号的发射或接收。
4. 阿尔福德天线的特性4.1 宽频带特性：阿尔福德天线能够实现宽频带的特性，即在一定频段内具有较高的增益和较低的驻波比。
4.2 高增益特性：由于阿尔福德天线的结构设计合理，能够实现较高的增益，提高信号的传输距离和接收灵敏度。
4.3 多方向辐射特性：阿尔福德天线可以实现多方向的辐射，适应不同场景的需求。
5. 阿尔福德天线的应用5.1 通信领域：阿尔福德天线广泛应用于无线通信系统，如移动通信、卫星通信等。
它能够满足不同频段的通信需求，并且具备宽频带和高增益的特性。
5.2 雷达系统：阿尔福德天线在雷达系统中也有重要的应用。
雷达系统需要具备宽频带和高增益的特性，以实现远距离的目标探测和跟踪。
5.3 无线电测量：阿尔福德天线在无线电测量中具有重要的作用。
它能够实现高精度的信号测量和分析，为科学研究和工程实践提供支持。
6. 阿尔福德天线的优势和劣势6.1 优势：阿尔福德天线具备宽频带、高增益和多方向辐射等特性，适用于不同的应用场景。
此外，它的结构相对简单，制作成本低。
6.2 劣势：阿尔福德天线的体积较大，对于一些有限空间的场景可能不太适用。
宽频带缝隙馈电双层贴片微带天线设计
宽频带缝隙馈电双层贴片微带天线设计周兵;邹传云【摘要】采用矩形谐振缝隙耦合馈电的方式,在辐射贴片的上方引入寄生矩形谐振器,地板下方四分之一波长处放置反射面,两辐射贴片之间使用多层低介电常数的泡沫介质基板,设计了一款宽频带微带天线.该天线不仅频带宽,后向辐射小,而且结构简单,便于阵列集成.仿真结果表明:在电压驻波比(VSWR)小于等于2时,该天线的阻抗带宽度达到了中心频率的58.42％;在5.12～8.98 GHz的频率范围内,天线的增益大于7.1 dB,回波损耗小于-10 dB.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2018(037)002【总页数】5页(P72-76)【关键词】微带天线;带宽;增益;电压驻波比;谐振器;介质【作者】周兵;邹传云【作者单位】西南科技大学信息工程学院,四川绵阳621010;西南科技大学信息工程学院,四川绵阳621010【正文语种】中文【中图分类】TN822.80 引言近年来，随着无线电技术的迅猛发展，对天线的要求越来越高，既需要天线高增益、宽频带，还要求具备剖面低、重量轻、易制作等特点[1]。
当前无芯片射频标签正逐渐兴起。
频率编码容量大的无芯片标签工作的频率范围很宽，对标签阅读器的天线提出了更宽频带的要求。
微带天线因为其固有的窄带宽的特点，导致其应用大大地受到限制[2]。
为了拓展微带天线的带宽，1984年，Pozar首次提出了缝隙耦合馈电微带天线，该天线隔离了馈电网络与辐射贴片，降低了馈电网络杂散波对辐射贴片的影响，克服了传统馈电方式带来的电感效应[3]。
用缝隙耦合馈电的方式来拓展带宽，工程师们做了大量的卓有成效的工作。
目前基于缝隙耦合馈电，能够有效扩展天线带宽的方式可以总结为以下三点：改变缝隙的形状[4-6]，如“E”形、“L”形、“H”形、“Hour Glass”形、“十”形等；采用层叠辐射贴片结构[7-9]；使用低介电常数和较厚的介质板[10-11]，如泡沫介质。
宽频带缝隙馈电双层贴片微带天线设计
日前 基于缝 隙 舶 合 馈 电 ，能 够 有 效 扩 展 天 线 带 宽 的 方 式 可 以 总 结 为 以 下 二‘点 ：改 变 缝 隙 的 形 状 ，如 “Ｅ”形 、“Ｉ ”彤 、“Ｈ”形 、“Ｈｏｕｒ Ｇｌａｓｓ”形 、“十 ”形 等 ；采 ｆ｝ｊ层 叠 辐 射 贴 片 结 构 ；使 用 低 介 电 常 数 和 较 厚 的 介
０ 引 言 近 年 来 ，随 着 无 线 电 技 术 的 迅 猛 发 展 ，对 天 线 的 要
求 越 来 越 高 ，既 需 要 天 线 高 增 益 、宽 频 带 ，还 要 求 具 备 剖 面 低 、重 量 轻 、易 制 作 等 特 点 ． 当 前 无 芯 片 射 频 标 签 正 逐 渐 兴 起 频 率 编 码 容 量 大 的 无 芯 片 标 签 工 作 的 频 率 范 围 很 宽 ，对 标 签 阅 读 器 的 天 线 提 出 ＿，更 宽 频 带 的要 求 徽带 天 线 为其 同有 的 窄 带 宽 的 特 点 ，导致 其 片Ｊ大 大 地 受 到 限 制 为 了 拓 展 微 带 天 线 的 带 宽 ，ｌ９８４年 ，Ｐｏｚａｒ首 次 提 出 ＿ｒ缝 隙 耦 合 馈 电 微 带 天 线 ，
宽频带双层微带天线概要
- 114 - Ansoft2004年用户通讯采用ANFSOFT HFSS对宽频带双层微带天线设计与仿真石磊北京理工大学微波通讯实验室 100081摘要：天线作为通讯试验箱前段的重要组成部分，他承担着发射信号和接收的回波信号的任务。
微带天线由于其本身的特点（如结构简单、低刨面、小型化、可以与飞行器表面共形安装而不影响飞行器的空气动力性能和占用飞行器内仓空间，天线可以与微带电路集成在一起，工业制造简单，价格低廉等优点）而得到了广泛的应用。
但是对于微带天线来说，最严重的缺陷是单个贴片天的带宽太窄，与阵子天线、缝隙天线、波导开口喇叭天线等工作带宽一般在15%----50%相比，微带单贴片的天线带宽只能有百分之几。
因此，最近微带天线大量的研究是关于微带天线的频带展宽技术。
关键字：双层微带天线，ANSOFT HFSS，宽频带1．天线形式的选择选择双层微带天线原因a. 作为微带天线，它具有微带天线体积小、轻便易于集成和便于批量生产等特点。
b. 根据设计要求的指标，采取了具有较宽的带宽的双层微带天线的结构。
2．天线的技术指标由于天线作为两个近距离试验箱体上的辐射器，所以对其性能指标的要求不慎严格：* 工作频率：2.2G* 驻波比 <1.5（带内）* 相对带宽>10%* 极化：线极化* 体积不能过大3．天线结构的分析微带天线的频带可以从以下三个方面的带宽来描述：阻带带宽、方向图带宽和极化带宽。
一般来说阻带带宽是天线带宽的主要因素。
通过对微带天线的分析知道，要展宽微带天线的的频带，可以采取以下几种方法：1）增加微代介质的厚度；2）降低微代介质的介电常数；3）采用有耗介质；4）对馈点电路采用宽带阻抗匹配（如阻抗匹配电路或采用开缝耦合对天线馈点）；5）采用对贴片谐振。
前三种办法的效果比较小，而且第三种方法是以天线增益的降低为代价的；第四种方法需要设计宽带匹配电路，但电路结构复杂，制作难度大，因此我们采用第五种方法。
超宽频微带天线设计
Ultra-Wideband Microstripe Antenna Design陳建宏Chien-Hung Chen摘要近十年來由於微帶天線具有體積小、重量輕、製作容易、價格低廉、可信度高，同時可附著於任何物體之表面上的特性，在無線通訊的應用上扮演著重要的角色。
本文將利用全平面正方形單極微帶天線當作設計天線的原型，藉由調整金屬貼片的上緣、下緣部份與接地面的上緣部份來研製適用於超寬頻通訊系統的微帶天線。
由模擬與實驗結果比較得知，可以發現其響應非常吻合，是一個適用於超寬頻通訊產品的天線。
關鍵詞：微帶天線、單極、超寬頻、簡介美國聯邦通信委員會（Federal Communication Commission,FCC）在西元2002年2月14日允許超寬頻技術使用於消費性電子產品上，並公佈了初步規格，FCC開放3.1GHz~10.6GHz提供超寬頻通信及測試使用。
為了研究開發適用於此頻段的天線技術。
將利用微帶天線的優點：體積小、重量輕、低成本、容易製作等特性，來研製適用於超寬頻通訊系統的微帶天線。
傳統的寬頻天線[2]中有行進波線天線（Traveling-Wave Wire Antenna）、螺旋形天線（Helical Antenna）、偶極圓錐形天線（Biconical Antenna）、單極圓錐形天線（Monoconical Antenna）、盤錐形天線（Discone Antenna）、袖子形天線（Sleeve Antenna）、渦狀天線（Spiral Antenna）和對數週期天線（Log-Periodic Antenna），不過其中適用於超寬頻系統的只有偶極圓錐形天線、單極圓錐形天線和盤錐形天線[3]。
因為其不僅有大的輸入阻抗頻寬（Large Input Impedance Bandwidth）、其輻射場形（Radiation Pattern）也能控制在一定的頻寬中。
利用虛像法（Method of Image）[4]及接地面（Ground Plane）來使偶極天線變成單極天線，從早期的線型單極天線－窄頻（Narrowband），演化成單極圓錐形天線－中頻寬（Intermediate），到最後的火山煙狀天線（V olcano Smoke Antenna）－寬頻（Broadband）[5]。