导航终端多模宽带微带天线馈电网络设计
小型多频段和宽频带微带天线的研究与设计
小型多频段和宽频带微带天线的研究与设计摘要：随着通讯技术的迅猛发展，无线通讯系统诞生并在多个领域中得到应用，天线作为该系统中的重要部分，能够以电磁能量形式进行辐射，辐射性能对通信质量将产生直接影响。
微带天线具有较强的共面性能，具有结构简易、集成方便等特征，在无线电子设备中的应用也日渐频繁。
本文将对小型多频段微带天线设计和宽频段微带天线设计进行分析和研究。
关键词：小型多频段；宽频带；微带天线；引言：无线电波的辐射和接收主要依靠天线来完成，通过天线由信源到信宿上的转变实现信息的传递，并且非信号电磁能量的传递也将由天线来完成。
随着通讯技术的发展，使得天线技术再一次发生了重大转变，天线的种类得到多样化发展，应用的范围也逐渐扩大，微带天线的产生能够使天线设计变得更加平面化与集成化，小型多频段和宽频带天线的设计受到广泛关注。
1.小型多频段微带天线设计1.1微带天线小型化技术随着无线通信技术的不断更新和完善，电子技术的变革也逐渐符合用户对通信设备的需求，使各类通信终端开始逐渐向小型化的方向转变。
现阶段，微带天线小型技术主要包括介电常数法和加载法。
1.1.1介电常数法从微带天线中构造较为简单的矩形贴片来说，经过相关公式计算后得出，介电常数平方根与天线物理大小之间呈现出负相关关系，一旦介电常数值增加则会导致天线的物理大小减少，并且这种关系适用于所有微带天线当中。
但是，此种方式的使用也存在一定的缺陷，主要体现在天线辐射效率降低导致其工作宽带狭窄问题，由于微带天线自身为谐振型，宽带自身较窄，再将介电常数较大的高介电应用其中，将导致介质材料带宽进一步缩减[1]。
1.1.2加载法对于微带天线进行设计的另一种方式为加载法，通常情况下，此种方式主要是将线路划分为两种类型，一种为阻抗加载，另一种为短路加载。
在短路加载中，可以采用缩小尺寸的方式，利用四分之一的波长辐射完成天线的小型化，将辐射边与地面距离较近的两点连接在一起，使短路面能够在镜像的作用下使辐射导体与半波长尺寸相同。
双频微带天线设计
圖(一) monopole 天線示意圖
提出規格 2.45 GHz & 5.2GHz B.W. > 8%
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選擇天線幾何形狀 及饋入方式
圖(二) 天線製作的流程圖
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表(一) 常見的無線通訊標準所適用的頻段 英文全名 Global Positioning System 英文縮寫 GPS 中文翻譯 全球衛星定位系統 頻段 L1 band：1575.42 MHz L2 band：1227.60 MHz Global System for Mobil Communication Digital Communication System Personal Communication Services Integration of Mobile and Fixed Network Bluetooth PCS 個人通訊服務系統 1850 ~ 1990 MHz GSM *Enhanced GSM DCS 全球行動通訊系統 890 ~ 960 MHz *880 ~ 960 MHz 1710 ~ 1880 MHz
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些幾何圖形的變化可以來改善微帶天線窄頻帶的缺點，並利用單極化的特性來小 型化及降低總功率，使得微帶天線的指向性(Directivity)也比較好[19]。如圖(一)所 示 ，利用圓柱形近似法來找出單偶極微帶天線(Monopole Microstrip Antenna)的第一 個VSWR到達2的共振頻率點，用此方法可以得到不錯的近似，可以用來當作天線 設計的原型。其中饋入間隙 (Feed Gap)g的大小，會造成輻射金屬貼片 (Radiation Metallic Patch)和接地面(Ground Plane)間的電容性增加，使其阻抗不匹配，所以此 參數必須相當小心設計。 天線製作的流程如圖(二)所示，首先選擇天線所要設計的頻段，表(一)為目前 常 見 的 無 線 通 訊 標 準 所 適 用 的 頻 段 。 而 在 ISM 波 段 的 無 線 計 算 IEEE 標 準 有 Bluetooth(802.15)、WLAN(802.11b/g)的2.45GHz以及WLAN(802.11a)的5.2GHz，本 論文著墨於適用上述之頻帶的微帶天線設計。接著利用IE3D電磁模擬軟體根據所 設計的天線結構進行模擬分析，最後以雙面感光電路板(FR4)來製作出實際天線尺 寸並量測此天線之相關參數。
新型宽带容性馈电微带天线单元仿真设计
新型宽带容性馈电微带天线单元仿真设计发表时间：2018-06-06T17:08:20.773Z 来源：《电力设备》2018年第1期作者：韩哲鑫[导读] 摘要：设计一种新型宽频带微带天线单元。
（武警警官学院信息通信系四川成都 610213）摘要：设计一种新型宽频带微带天线单元。
天线采用空气介质腔，通过容性馈电贴片进行同轴线馈电，并进行边缘开槽。
通过采用HFSS高频系统仿真软件仿真分析发现，适当的调整天线切口、空气腔体和馈电贴片的长宽可以调整天线的带宽和驻波比性能。
关键词：微带天线；容性馈电；宽频带；高增益1.引言在通信领域，微带天线得到了广泛地应用。
但其驻波比VSWR≤2:1的阻抗带宽仅有1－5％，严重制约着微带天线在宽频带通信领域的性能。
而微带天线阻抗频带窄的根本原因在于这是一种高品质因数Q的谐振天线。
因此，可以通过以下几种方法来增加微带天线的阻抗带宽：1）加耦合贴片，采用多层结构和用枝节加载等方法改变谐振电路，降低谐振曲线的尖锐度；2）附加阻抗匹配网络；3）改变贴片的形状。
本文设计的天线采用空气介质腔，通过容性贴片进行同轴线馈电以增加天线带宽，并进行开槽处理来达到提高增益、降低驻波比的目的。
通过对其仿真，其阻抗带宽达到50％，表明该天线已达到宽频带特性。
2.结构设计根据天线设计要求的频率范围4—6GHz，结合传统矩形贴片天线设计方法确定天线辐射单元的尺寸，选取天线辐射单元的长和宽分别为L=17.4mm，W=16.5mm。
天线的介质采用RO3003，相对介电常数为3.0，其长和宽分别为s=30.0mm，h=8.0mm。
介质层中心为空气方腔，空气腔的厚度高度g=5mm。
空气腔的加入，使得介质的上层厚度为2.0mm，下层厚度为1.0mm。
本文采用HFSS高频仿真软件对所设计的天线进行仿真。
再不影响仿真效果条件下，对天线的贴片和接地板采取零厚度处理，以加快仿真速度。
3.仿真分析3.1空气层宽度的影响分析当设定天线的切口凹槽的宽度WC =3.0mm，长度LC=3.5mm，馈电贴片的宽度w=2.8mm时，从图1可以看到当空气腔的宽度D增大时，天线的中心频率开始向高频段移动，由3.6GHz移向5.6GHz。
同轴馈电矩形微带天线设计与分析2
同轴馈电矩形微带天线设计与分析2同轴馈电矩形微带天线设计与分析2首先，我们来看一下同轴馈电矩形微带天线的结构。
该天线由一个矩形微带辐射片和一根同轴馈线组成。
矩形微带辐射片通常是由导电材料制成，可以是金属或导电涂料。
同轴馈线则由内导体、绝缘层和外导体组成，在馈线的一端与微带辐射片相连接。
在设计同轴馈电矩形微带天线时，我们首先需要确定天线的工作频率。
一般来说，天线的工作频率应根据具体的应用需求来确定。
例如，在无线通信系统中，我们需要根据通信频段来选择天线的工作频率。
确定了工作频率后，我们可以根据相关的天线设计公式来计算出天线的尺寸。
接下来，我们来详细介绍同轴馈电矩形微带天线的尺寸计算。
首先，我们需要确定天线的工作波长。
根据光速和工作频率的关系，可以得到工作波长的值。
然后，我们可以使用一些经验公式来计算矩形微带辐射片的尺寸。
例如，对于矩形微带辐射片的长度L，可以使用公式L=λ/2来计算，其中λ为工作波长。
而对于矩形微带辐射片的宽度W，可以使用公式W=c/(2*f*ε_r)^0.5来计算，其中c为光速，f为工作频率，ε_r为绝缘层的相对介电常数。
当得到了矩形微带辐射片的尺寸后，我们还需要计算同轴馈线的尺寸，以确保天线的匹配性能。
在天线设计完成后，我们可以使用一些电磁仿真软件来对天线的性能进行分析。
常用的电磁仿真软件有CST、HFSS等。
使用这些软件，我们可以模拟天线在不同频率下的辐射模式、驻波比等性能指标。
通过对仿真结果的分析，我们可以优化天线的设计，以达到更好的性能。
此外，我们还可以通过实验的方法对天线的性能进行验证。
在实验中，我们可以测量天线的辐射功率、驻波比、增益等性能指标，并与仿真结果进行比较。
通过实验的验证，我们可以对天线的设计是否满足需求进行确认，并进一步优化设计。
综上所述，同轴馈电矩形微带天线的设计与分析是一个复杂而又有趣的过程。
通过合理的设计和分析，我们可以得到性能优良的天线结构，以满足无线通信和雷达系统的需求。
(整理)微带天线设计
08通信陆静晔0828401034微带天线设计一、实验目的：●利用电磁软件Ansoft HFSS设计一款微带天线⏹微带天线的要求：工作频率为2.5GHz，带宽（S11<-10dB）大于5%。
●在仿真实验的帮助下对各种微波元件有个具体形象的了解。
二、实验原理：微带天线的概念首先是由Deschamps于1953年提出来的，经过20年左右的发展，Munson和Howell于20世纪70年代初期制造出了实际的微带天线。
微带天线由于具有质量轻、体积小、易于制造等优点，现今已经广泛应用于个人无线通信中。
图1-1是一个简单的微带贴片天线的结构，由辐射源、介质层和参考地三部分组成。
与天线性能相关的参数包括辐射源的长度L、辐射源的宽度W、介质层的厚度h、介质的相图1-1对介电常数εr和损耗正切tanδ、介质层的长度LG和宽度WG。
图1-1所示的微带贴片天线是采用微带线来馈电的，本次将要设计的矩形微带贴片天线采用的是同轴线馈电，也就是将同轴线接头的内芯线穿过参考地和介质层与辐射源相连接。
对于矩形贴片微带天线，理论分析时可以采用传输线模型来分析其性能。
矩形贴片微带天线的工作主模式是TM10模，意味着电场在长度L方向上有λg/2的改变，而在宽度W方向上保持不变，如图1-2（a）所示，在长度L方向上可以看作成有两个终端开路的缝隙辐射出电磁能量，在宽度W方向的边缘由于终端开路，所以电压值最大电流值最小。
从图1-2（b）可以看出，微带线边缘的电场可以分解成垂直于参考地的分量和平行于参考地的分量两部分，两个边缘的垂直分量大小相等、方向相反，平行电场分量大小相等、方向相反；因此，远区辐射电场垂直分量相互抵消，辐射电场平行于天线表面。
假设矩形贴片的有效长度设为L e ,则有L e =λg ∕2 （1-1）式中，λg 表示导波波长，有λg =λ0∕√εe (1-2)式中，λ0表示自由空间波长；εe 表示有效介电常数，且εe =εr +12+εr −12(1+12h W)−12 (1-3) 式中，εr 表示介质的相对介电常数；h 表示介质层厚度；W 表示微带贴片的厚度。
导航终端双频圆极化天线的设计
一
（ Байду номын сангаас ）
２ 日√ ｅ
式中： ｅ ， 为 介质 的介 电常数 ， ， 为天线 的谐 振频 率． 因天 线谐 振于 １ ２ ６ ８ ＭＨｚ和 １ ５ ９ ２ ＭＨｚ ， 由公 式 （ １ ） 可计 算 出贴 片 的半径 ａ ． 底层 贴片 与顶层 贴片 的半
势［ １ ］ ． 北 斗 导航卫 星 系统 Ｃ ＮＳ Ｓ是 四大全球 系统 中的后来者 ， 能有 更多 的借鉴 ， 但 也面 Ｉ 临着更 大更 多 的挑 战． 为 了让 Ｃ ＮＳ Ｓ更 快更 好地 投入 到全世 界 的军用 和 民用 中 ， 必 须将 Ｃ ＮＳ Ｓ和 ＧＮＳ Ｓ统一 起来 ． 天线 系统是 卫 星导航 系统 中必不 可少 也是 至关重 要 的部 分 ， 它决 定着 卫 星 导航 系 统是 否 能够 正 常发 挥其 作用 与功 能． 实 现天线 圆极 化 的方法很 多 ， 可采 用缝 隙耦合 馈 电＿ ３ ］ ， 但 是增 加 了后 瓣 增益 ； 可 用 单点
导 航 终 端 双 频 圆 极 化 天 线 的 设 计
桂 小英 ， 裴进 明
（ 安 徽 工 程 大 学 电气 工 程 学 院 ， 安 徽 芜 湖 ２ ４ １ ０ ０ ０ ）
摘要 ： 设 计 了一 款 应 用 于 北 斗 导 航 卫 星 系 统 （ Ｃ Ｎｓ ｓ ） 和 全 球 导航 卫 星 系 统 （ Ｇ Ｎｓ ｓ ） 的双频圆极化微 带天线 ， 该 天 线覆 盖 了 １ ２ ５ ８ ～１ ２ ７ ８ ＭＨｚ 和１ ５ ７ ５ ～１ ６ ０ ９ ＭＨｚ 频段． 天线 采 用 了 ３ ｄ Ｂ 电桥 作 为馈 电 网 络 ， 展 宽 了 阻抗
共面波导馈电的三频微带天线设计
共面波导馈电的三频微带天线设计沈选刚;苏军;王展【摘要】The article designed a rectangular microstrip antenna, based on the coplanar waveguide feed by loading on rectangular patch antenna radiation double resonance ring opening to make it at the same time to work on the wireless local area network (WLAN) spectrum and global Internet access (WiMAX) microwave frequencies, and the x-band downlink frequencies. The simulation shows the antenna in 3.04~3.76 GHz, 5.2~6.2 GHz, 7.5~7.9 GHz return loss within the three frequency bands are less than10db. Has a good three frequency characteristics.%文章设计了一款基于共面波导馈电的矩形微带天线，通过在矩形贴片天线辐射体上加载双开口谐振环使其同时工作于无线局域网（WLAN）频段和全球微波互联接入（WiMAX）频段，以及X波段下行频段。
通过仿真可知此天线在3.04～3.76GHz，5.2～6.2GHz，7.5～7.9GHz这3个频段内回波损耗均小于-10dB，具有良好的三频特性。
【期刊名称】《无线互联科技》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】2页(P88-89)【关键词】共面波导;三频;微带天线【作者】沈选刚;苏军;王展【作者单位】云南大学，云南昆明 650091;云南大学，云南昆明 650091;云南大学，云南昆明 650091【正文语种】中文随着无线通信技术的快速发展，无线局域网业务（WLAN）和全球互联接入业务（WiMAX）已经在便携电脑和智能电话等移动终端上获得普及，多频带天线在无线通信系统中的使用也越来越广泛。
微带天线仿真设计
太原理工大学现代科技学院微波技术与天线课程设计设计题目：微带天线仿真设计（5）专业班级学号姓名指导教师专业班级学号姓名成绩…………………设计题目：微带天线仿真设计（5）一、设计目的：通过仿真了解微带天线设计二、设计原理：一、微带天线的结构微带天线是由一块厚度远小于波长的介质板（成为介质基片）和（用印刷电路或微波集成技术）覆盖在他的两面上的金属片组成的，其中完全覆盖介质板一片称为接触板，而尺寸能够和波长想比拟的另一片称为辐射元。
微带天线的馈电方式分为两种，如下图。
一种是侧面馈电，也确实是馈电网络与辐射元刻制在同一表面；另一种是底馈，确实是以同轴线的外导体直接与接地板相连，内导体穿过接地板和介质基片与辐射元相接。
微带天线的馈电（a）侧馈（b）底馈二、微带天线的辐射原理用传输线模分析法介绍矩形微带天线的辐射原理。
矩形贴片天线如图：设辐射元的长为L，宽为ω，介质基片的厚度为h。
现将辐射元、介质基片和接地板视为一段长为L的微带传输线，在传输线的两头断开形成开路，依照微带传输线的理论，由于基片厚度h<<λ，场沿h方向均匀散布。
在最简单的情形下，场沿宽度ω方向也没有转变，而仅在长度方向（L ≈λ/2)有转变。
在开路两头的电场均能够分解为相关于接地板的垂直分量和水平分量，两垂直分量方向相反，水平分量方向相同，因此在垂直于接地板的方向，两水平分量电场所产生的远区场同向叠加，而两垂直分量所产生的场反相相消。
因此，两开路端的水平分量能够等效为无穷大平面上同相鼓励的两个裂缝，缝的电场方向与长边垂直，并沿长边ω均匀散布。
缝的宽度△L≈h，长度为ω，两缝间距为L≈λ/2。
这确实是说，微带天线的辐射能够等效为有两个裂缝所组成的二元阵列。
通过查阅资料，能够明白微带天线的波瓣较宽，方向系数较低，这正是微带天线的缺点，除此之外，微带天线的缺点还有频带窄、损耗大、交叉极化大、单个微带天线的功率容量小等.在那个课设中，借助EDA仿真软件Ansoft HFSS进行设计和仿真。
微带天线设计-10页word资料
08通信陆静晔0828401034微带天线设计一、实验目的：● 利用电磁软件Ansoft HFSS 设计一款微带天线⏹ 微带天线的要求：工作频率为2.5GHz ，带宽（S11<-10dB ）大于5%。
● 在仿真实验的帮助下对各种微波元件有个具体形象的了解。
二、实验原理：微带天线的概念首先是由Deschamps 于1953年提出来的，经过20年左右的发展，Munson 和Howell 于20世纪70年代初期制造出了实际的微带天线。
微带天线由于具有质量轻、体积小、易于制造等优点，现今已经广泛应用于个人无线通信中。
图1-1是一个简单的微带贴片天线的结构，由辐射源、介质层和参考地三部分组成。
与天线性能相关的参数包括辐射源的长度L 、辐射源的宽度W 、介质层的厚度h 、介质的相对介电常数 和损耗正切 、介质层的长度LG 和宽度WG 。
图1-1所示的微带贴片天线是采用微带线来馈电的，本次将要设计的矩形微带贴片天线采用的是同轴线馈电，也就是将同轴线接头的内芯线穿过参考地和介质层 与辐射源相连接。
对于矩形贴片微带天线，理论分析时可以采用传输线模型来分析其性能。
矩形贴片微带天线的工作主模式是 模，意味着电场在长度L 方向上有 /2的改变，而在宽度W 方向上保持不变，如图1-2（a ）所示，在长度L 方向上可以看作成有两个终端开路的缝隙辐射出电磁能量，在宽度W 方向的边缘由于终端开路，所以电压值最大电流值最小。
从图1-2（b ）可以看出，微带线边缘的电场可以分解成垂直于参考地的分量和平行于参考地的分量两部分，两个边缘的垂直分量大小相等、方向相反，平行电场分量大小相等、方向相反；因此，远区辐射电场垂直分量相互抵消，辐射电场平行于天线表面。
图1-1 图1-2 矩形微带天线俯视图和侧视图假设矩形贴片的有效长度设为,则有（1-1）式中，表示导波波长，有(1-2)式中，表示自由空间波长；表示有效介电常数，且= (1-3)式中，表示介质的相对介电常数；h表示介质层厚度；W表示微带贴片的厚度。
设计1：侧馈矩形微带天线
此外，侧馈矩形微带天线与其他天线的集成和共形设计也将成为未来 研究的热点，为无线通信技术的发展提供更多可能性。
THANKS
感谢观看
当微波信号通过侧馈网络传输到 辐射贴片上时，在辐射贴片上形 成电磁波，通过与接地板的相互 作用，形成定向的电磁波辐射。
侧馈矩形微带天线的优缺点
优点
侧馈矩形微带天线具有体积小、重量 轻、易于集成等优点，同时其结构简 单、易于加工和制作，成本较低。
缺点
侧馈矩形微带天线的带宽较窄，且其 辐射效率受介质基片的影响较大，因 此在一些需要宽频带和高效辐射的应 用中受到限制。
设计1：侧馈矩形微带天 线
• 引言 • 侧馈矩形微带天线的基本原理 • 侧馈矩形微带天线的仿真与优化 • 侧馈矩形微带天线的实际制作与测试 • 侧馈矩形微带天线的应用案例 • 总结与展望
01
引言
微带天线简介
微带天线是一种由微带线或带状线构 成的平面天线，具有体积小、重量轻 、易于集成等优点。
它利用微波传输线原理，将辐射元件 和传输线集成在同一平面上，通过电 磁辐射实现信号的传输。
03
稳定性
材料稳定性对侧馈矩形微带天线的长期性能和使用寿命至关重要。选择
具有良好热稳定性、化学稳定性和机械强度的材料，可以确保天线在各
种环境条件下稳定工作。
侧馈矩形微带天线的制作工艺
工艺流程
制作侧馈矩形微带天线需要遵循一定的工艺流程。首先，在选定的基材上均匀涂覆一层导 电层，然后通过光刻、腐蚀等工艺形成天线结构。接下来，进行必要的金属化处理和连接 器安装，最后进行测试和调整。
侧馈矩形微带天线的现状与成果总结
侧馈矩形微带天线是一种广泛应用于无线通信领域的天线类型，具有低剖面、易于 集成和易于制造等优点。