微带天线实验报告

微波与天线实验报告

实验名称：微带天线（Microstrip Antenna）实验指导：黎鹏老师

学院：信息学院

专业：通信国防

一、实验目的：

1.了解天线之基原理与微带天线的设计方法。

2.利用实验模组的实际测量得以了解微带天线的特性。

二、预习内容：

1．熟悉天线的理论知识。

2．熟悉天线设计的理论知识。

三、实验设备：

四、理论分析：

天线基本原理：

天线的主要功能是将电磁波发射至空气中或从空气中接收电磁波。所以天线亦可视为射频发收电路与空气的信号耦合器。在射频应用上，天线的类型与结构有许多种类。就波长特性分有八分之一波长、四分之一波长、半波天线；就结构分，常见有单极型（Monopole ）、双极型（Dipole ）、喇叭型（Horn ）、抛物型（Parabolic Disc ）、角型（Corrner ）、螺旋型（Helix ）、介电质平面型（Dielectric Patch ）及阵列型（Array ）天线。 （一）天线特性参数

1. 天线增益（Antenna Gain ’G ）：

isotropic

P P G =

其中 G ——天线增益

P ——与测量天线距离R 处所接收到的功率密度，Watt / m 2

Pisotropic —— 与全向性天线距离R 处所接收到的功率密度,Watt / m 2

2. 天线输入阻抗（Antenna Input Impedance ’Zin ）：

I

V Z in =

其中 Z in ——天线输入阻抗

V ——在馈入点上的射频电压 I ——在馈入点上的射频电流

以偶极天线为例，其阻抗由中心处73Ω变化到末端为2500Ω。 3. 辐射阻抗（Radiation Resistance ’Rrad ）：

2i

P R av

rad

= 其中Pav ——天线平均辐射功率，W

i ——馈入天线的有效电流，A I ——在馈入点上的射频电流

对一半波长天线而言，其辐射阻抗为73Ω。

4. 辐射效率（Radiation Efficiency ’ ηr ）：

input radiated r P P =η

其中P radiated ——由天线幅射出的功率，W

P input ——由馈入天线的功率，W

5. 辐射场型（Radiation Pattern ）

天线的电场强度与辐射功率的分布可利用一极坐标图来表示。

6. 半功率角（Radiation Beam Width ）

7. 方向系数（Directivity ’D ）：

av

P P D max

=

其中P max ——最大功率密度，W/m 2 P input ——平均幅射功率密度，W/m 2

五、实验结果分析

1. 版图设计

2. S 参数分析

频率设置 Sweep1 1-5GHz count 200

Sweep2 2.3-2.7GHz count 5

从S

3.Smith 原图分析

Freq 2.3-2.7GHz 从Smith原图可以看出输入主抗为1+1.5j - 1-1.5j Ohm。

4.Animation

yout 3D

实验总结

根据仿真结果看：基本满足了实验的性能要求，频率在2.10GHz处,达到了实验要求，但是性能并不是很好，从圆图上看，不匹配，还需要一步的匹配改进。