实现小型化微带天线的几种设计方法
宽带圆极化微带天线分析与设计
宽带圆极化微带天线分析与设计一、本文概述本文旨在深入探讨宽带圆极化微带天线的分析与设计。
随着无线通信技术的飞速发展，天线作为无线通信系统的关键组成部分，其性能直接影响到整个系统的传输质量和效率。
宽带圆极化微带天线作为一种重要的天线类型，具有宽频带、圆极化、低剖面、易集成等优点，因此在卫星通信、移动通信、雷达系统等领域具有广泛的应用前景。
本文将首先介绍宽带圆极化微带天线的基本原理和特性，包括其辐射机制、极化特性、带宽特性等。
随后，将详细分析宽带圆极化微带天线的设计方法，包括天线尺寸的选择、馈电方式的设计、介质基板的选取等。
在此基础上，将探讨影响天线性能的关键因素，如阻抗匹配、交叉极化、增益等，并提出相应的优化策略。
本文还将通过具体的案例分析，展示宽带圆极化微带天线在实际应用中的性能表现。
通过对比分析不同设计方案下的天线性能，为工程师和研究者在实际应用中提供有益的参考。
本文将总结宽带圆极化微带天线的设计与优化策略，并展望其未来的发展趋势和应用前景。
通过本文的研究，旨在为宽带圆极化微带天线的分析与设计提供理论支持和实践指导。
二、圆极化微带天线的基本原理圆极化微带天线是一种能够在空间中产生圆形极化波的天线，它具有独特的电磁辐射特性，广泛应用于无线通信、雷达探测和卫星通信等领域。
了解圆极化微带天线的基本原理对于其分析与设计至关重要。
圆极化波是一种电磁波，其电场矢量在空间中随时间旋转，形成一个圆形的轨迹。
圆极化微带天线通过特定的设计和构造，能够在其辐射区域内产生这样的圆形极化波。
这种波形的特性在于，无论接收天线的极化方式如何，圆极化波都能在一定程度上被接收，因此具有更好的抗干扰能力和更广泛的适用性。
圆极化微带天线的基本原理主要基于电磁场理论和天线辐射原理。
它通过在微带天线的辐射贴片上引入特定的相位差，使得天线的两个正交分量产生90度的相位差，从而形成圆极化波。
这种相位差可以通过在辐射贴片上刻蚀特定的槽口或引入附加的相位延迟线来实现。
新型小型化双频缝隙微带天线的设计
Ｄｅ ．２ ０ ｃ ０８
文章编 号 ： ０ －８ １ ２ ０ ） ６ ５０ ） １ ７２６ （０ ８ ０ － ６ ４４ ０ ０
・
研 究简报 ・
新 型 小 型 化 双 频 缝 隙 微 带 天 线 的 设 计
陈 雷 ， 沈文 辉 ， 赵 国华
（ 上海大学 通信与信息工程 学院 ， 上海 ２ ０ ７ ） ００ ２
ａ ｐｉ ｔ ｎ ｎ ａｊｓ ｂｅ Ｆｓａｅ ｌ ｓ ｅ ｌ ｅ ｏ ｅｃ ｅ ａ ｐｏ ｒ ｔ ｒｓｎ ｎ ｒｑ ｅ ｃ ｓ ａ ｐ ｌ ａ ｏ ．Ａ ｄｕｔ ｌ —ｈｐ ｄ ｓ ｔｉ ｍｐｏ ｄ ｔ ｘｉ ｐ ｒｐｉ ｅ ｅｏａ ｔｆ ｕ ｎｉ ｔ ｃｉ ａ ｏ ｙ ｔ ａ ｅ ｅ
天线 具有 更宽 的带 宽 ¨ ， Ｊ以及 低 功耗 、 成 本 、 型 低 小 化、 易于 共形 和集成 等优 点． 隙 的形 状也 是多种 多 缝
标准的提出， 无线局域 网（ Ｌ Ｎ 通信技术得到 了 ＷＡ ） 迅猛的发展． 与此 同时， ＷＬ Ｎ天线的需求也逐 对 Ａ 步增多． 无论是手机、 微型计算机 、 个人 电脑 的无线 网卡 ， 还是各 种各样 的远程感应设备 ， 都需要体积 小、 重量轻的小型化天线． 同时， 为了适应各种 复杂 环境 ， 还要求天线具备 良好的全向性能． 在诸多天线形式 中， 缝隙微带天线由于其结构 简单而更具优势． 和普通的微带天线相比， 缝隙微带
Ａｂ ｔ ａ ｔ：Ａ ｏ ｅ ｏ ａ ｔｍｉｒ ｓｒｐ ｓｏ ｎ ｅ ｎ ｏ ｒ ｌ ｓ ｏ ｓｒ ｃ ｎ ｖ ｌｃ ｍｐ ｃ ｃ ｏ ｔｉ ｌｔａ ｔｎ ａ ｆｒｗｉｅｅ ｓｃ ｍｍｕ ｃ ｔｏ Ｓｐ ｅ ｅ ｔｄ．Ｔｈｅａ ｔｎ ｎｉａｉ ｎ ｉ ｒ ｓ ｎｅ ｎ ｅ ｎａ ｈ ｓ ａ ｏ ａ ｔ ｔｕ ｔｒ ａ ｄ ｓｍｐ ｅ ｅ ｄ ａ ｃ ｍｐ ｃ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｎ ａ ｉ ｌ ｆｅ ｍｅｈ ｄ ｏ ａｉｆ ｔ ｃ ｎｉａ ｒ ｑ ｉｅ ｎ ｓ ｆ ｔ ｅ ｔ ｏ ｔ ｓ ｔ ｙ ｅ ｈ ｃ １ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｏ ｈ Ｗ Ｌ ｓ ＡＮ
两种小型化梳状微带天线的研究与比较
Ｏ 引 言
近年 来 ， 随着 短 距 离 无 线 通信 技 术 的快 速 发 展 ， ． ２ ４ＧＨｚ频 段 无 线 通 信 设 备 得 到 广 泛 应 用 。
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｗｏ ｋｉ ｄｓ ｏ ｏ ｐ ｃ ｃ ｏ ｔ ｉ ｎｔ ｎｎ ｓ ｗｉｈ ｐｅ ｔｎａ ｅ ｐ ｔ ｈ ｆ ｒ ｗｉｅ ｅ ｓ ｃ ｎ ｆ ｃ ｍ ａ ｔ ｍｉｒ ｓ ｒｐ ａ ｅ ａ ｔ ｃ ｉ ｔ ａ ｃ ｏ ｒ ｌ ｓ ｏｍｍ ｕ ｃ ｔｏｎ ｎｉａ ｉ ａ ｅ ｐ ｏｐ ｓ ｄ，ｉ ｒ ｒ ｏ ｅ ｎ ｗｈｉｈ ｐ ｃ ｉ ｔ ａ ｃ ｒ ｅ ｏ ｒ ｄｕ ｅｔ ｍｅ ｓ ｏ ｈｅ ａ ｅ ｃ ｅ ｔｎａ ｅ ｐ ｔ ｈ ａ ｅ ｕｓ ｄ ｔ ｅ ｃ ｈｅｄｉ ｎ ｉ ｎ ｏｆｔ ｎｔ ｎｎａ ．Ｔｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｓ ｅｒ ｓ ａ ｃ ｓ ｏｗｓｔ ｔｔ ｗｏ ａ ｅ ｈ ｈａ ｈｅｔ ｎｔ ｎｎａ ａ ｅ ｅ ｖ ｈｅ ｓｇ ｌ ｔ Ｈ ｚｂ ｄ ｄｔ ｔ２ ４ Ｇ Ｈｚ Ｔｈｅ ａ ｔ ｎｎａ ｓ ｃ ｎ ｒ ｃ ｉ ｅｔ ｉ ｎａ ｓｗｉｈ ５ Ｍ ａｎ ｗｉ ｈ ａ ． ． ｎｅ ｓ ｃ ｎ ｂ ｈｅ ｃ ｎｄ ｄ ｔ ｓ ｆ ａ ｔｃ ｌａ ａ ｅ ｔ ａ ｉ ａ ｅ ｏｒｐｒ ｃ ｉａ ｐｐｌ ａ ｉ ． ｉ ｔｏｎ ｃ
第３卷 第４ １ 期
２１ ０ ０年 Ｏ ８月
长 春 工 业 大 学 学 报（ 自然 科 学 版 ）
一种小型超宽带微带天线
图 5 介电常数为 4． 4 和 2． 55 时 S11 的比较结果
图 6 所示为天线采用介电常数为 4． 4 的板材， 厚度分别为 1． 1mm 、0． 95mm 和 0． 85mm 时的回波 损耗的比较，从图中可看出不同的板材厚度对天线 高低端性能会产生不同的影响。
图 7 天线实物图
图 6 厚度为 1． 1mm 、0． 95mm 和 0． 85mm 时 S11 的比较结果
图 2 馈线背面开窗和没开窗的 S11 的比较结果
果，从图中可以看出，在整个工作频带内天线的平均 增益在 4dB 以上，只有在低端有几个频段的增益在 4dB 以下，但是也基本都在 3dB 以上。图 4 所示为 天线在 3． 4GHz、7． 17GHz、10． 8GHz 这 3 个频点的 辐射方向图。从图中可以看出，在整个频带范围内 天线都能保持比较稳定的辐射方向。
2 仿真结果
利用 CST 软件对这种小型化超宽带微带天线 进行了性能仿真和优化。经过优化仿真得到一个带 宽在 2． 15 ～ 13． 47GHz 范围内回波损耗均在 － 10dB 以下的小型化 UBW 微带天线。
图 2 所示为在天线尺寸完全相同的情况下馈线 背面开窗和没开窗情况下回波损耗的仿真结果比 较。从图 2 可以看出，馈线背面有开窗口的情况比 没有开窗口的情况，在 2． 15 ～ 13． 47GHz 频带范围 内回波损耗更好，特别是随着频率越来越高效果也 越明显，因此可以得出，在馈线底面开窗口能较好地 改善天线在高频段的回波损耗特性，天线能得到更 宽的频带。
小于 2； 增益基本稳定在 3 ～ 6dB 之间； 并且该天线
具有比较稳 定 的 辐 射 特 性。 与 文 献［10］中 带 宽 为
126% （ 2． 4 ～ 10．ห้องสมุดไป่ตู้6GHz） 的天线相比，有更小的尺寸
小型宽带微带天线的设计研究
小型宽带微带天线的设计研究谢泽会;王玉琴;郝双洋;赵红梅【摘要】针对移动通信终端小型化、集成化的发展趋势,本文提出一种中心频率为7.3 GHz的小尺寸宽频带天线.基于微带天线理论及单极天线的典型结构,改变三维结构、平面形状及介质的宽度,设计出一种新型的小型天线.考虑到影响天线特性的相关因素,利用HFSS11软件进行仿真优化,结果表明,该天线大小仅为16 mm×17 mm,绝对带宽可达3.2 GHz(S11＜-10 dB),远远超过了500 MHz.为一宽带小型天线.%In consideration of the miniaturization and integration of development tendency for mobile communications terminations, this paper presents an antennas with miniaturiation and wide-band. Based on theory about microstrip and typical structure of monopole antennas, the antennas is designed that can change the three-dimensional structure into a plane structure and the length of the dielectric slab. The experiments show that the antennas is a kind of wide-band antennas with size 16 mmx17 mm and an absolute frequency bandwith for 3.2 GHz(Sn<-10 dB).【期刊名称】《电信科学》【年(卷),期】2012(028)002【总页数】3页(P79-81)【关键词】单极天线;三维结构;HFSS1l;宽带【作者】谢泽会;王玉琴;郝双洋;赵红梅【作者单位】郑州轻工业学院电气信息工程学院郑州450002;郑州大学教育技术中心郑州450001;中国联合网络通信有限公司河南分公司郑州450045;郑州轻工业学院电气信息工程学院郑州450002【正文语种】中文1 引言随着无线通信技术的发展和电子产品应用的普及，对天线提出了更高的要求，主要体现在频带的范围更广，体积更小，便于安装、架设和携带，同时具有较高的效率。
天线设计(改)
折叠分支结构三频平面倒F天线(PIFA)设计S1008006 徐丽1.PIFA天线简介天线分为内置与外置，外置主要使用螺旋或者PCB，螺旋天线一般带宽比较好也比较常用，PCB 天线比较容易调频率易于设计，但爱立信有两项重要专利，所以在欧美市场上很少其他厂商使用。
还有一种假内置天线，其实就是外置天线的内置，性能相对比较差，一般不推荐使用。
内置天线而言，主要是PIFA与MONOPOLE天线。
平面倒F天线(PIFA)因其具有尺寸小，重量轻且后向辐射小等优点而成为目前内置天线的主要形式。
PIFA的结构示意图如下：图1 PIFA结构示意图PIFA的演变过程可以从技术和理论两个不同的方面考虑。
从技术方面来说，它是由单极天线演变而来；从理论方面，PIFA可以由微带天线理论发展而来。
下面详细介绍。
1)由单极天线演变而来传统的手机天线一般是单极或偶极天线，制作简单，但尺寸较大不易共形。
将单极子折倒形成倒L天线。
倒L天线剖面较低，也有着比较好的全向辐射特性。
但由于将振子折倒从而形成了对地电容分量，其输人阻抗呈现低阻值高阻抗的特性，难以进行阻抗匹配。
为了平衡倒L天线由于振子折倒而形成的对地容抗分量，在振子弯折处加载短路结构。
该短路结构所具有的感性分量补偿振子弯折所形成的对地容性分量，从而在不改变天线谐振频率的同时，达到变换阻抗的目的。
但是由于线形倒F天线频带窄，通常不到中心频率的百分之一，为了展宽频带，用平板结构来代替导线部分。
由于平面部分相当于许多线形天线阻抗的并联，因此平面型天线比线形天线的输入阻抗要低一些，产生了宽带的谐振特性。
从而形成了平面倒F天线。
上述内容可用图2生动表示：图2 PIFA的演变过程2)由微带天线演变而来平面倒F天线也可以看作是从矩形微带天线发展而来的，其典型结构包括一个矩形金属片（辐射贴片）、一个接地板（通常是电路板），采取同轴线馈电或微带馈电。
另外考虑到宽频、小型化等特性要求，还要有一个置于矩形辐射贴片短边边缘处的短路金属片（相当于短路加载）。
小型化超宽带单极子天线设计
电子质量2021年第05期(总第410期)作者简介院刘丽珍(1988-)，女，硕士，毕业于西安理工大学的电子与通信工程专业，现主要研究方向天线和射频电路设计。
小型化超宽带单极子天线设计Design of Miniaturized Ultra-Wideband Monopole Antenna刘丽珍,李冀,肖岩(郑州联睿电子科技有限公司,河南郑州450000)Liu Li-zhen,Li Ji,Xiao Yan (Zhengzhou Lianrui Electronic Technology Co.,Ltd,Henan Zhengzhou 450000)摘要：设计了一款小型化超宽带单极子天线，超宽带单极子天线包括辐射体，绝缘介质，金属地板，介质板，微带线。
天线辐射体为折叠金属单极子，单极子上部分为折叠结构相当于加载了电容，有效地降低了天线的高度，单极子下部分为阶梯结构，有效展宽了天线带宽。
金属地板印刷在介质板上作为天线反射板，介质板下面印刷微带线作为天线馈线。
天线S11的-10dB 阻抗带宽为6GHz-8.4GHz，在7.5GHz 时最大辐射增益为4.3dB。
该天线可以用于超宽带车载标签或物资标签。
关键词：小型化；容性加载；超宽带；垂直极化中图分类号：TN822+.8文献标识码：A文章编号：1003-0107(2021)05-0026-03Abstract:A miniaturized ultra-wideband monopole antenna is designed.The antenna includes a radiator,an insulating medium,a metal floor,a dielectric plate and a microstrip line.The antenna radiator is a folded metal monopole.The upper part of the monopole is divided into a folded structure,which is equivalent to loading the capacitor,effectively reducing the height of the antenna.The lower part of the monopole is divided into a stepped structure,which effectively widens the antenna bandwidth.The metal floor is printed on the dielectric plate as the antenna reflector plate,and the microstrip line is printed below the dielectric plate as the antenna feeder.The antenna S11has a -10dB impedance bandwidth of 6GHz-8.4GHz and a maximum radiation gain of 4.3dB at 7.5GHz.The antenna can be used for UWB vehicle tags or material tags.Key words:Miniaturization;Capacitive load;Ultra wide band;Vertical polarization CLC number:TN822+.8Document code:AArticle ID ：1003-0107(2021)05-0026-030引言2002年2月，批准了超宽带(UWB，Ultra-Wideband)技术可用于民用通信，并授权商用的使用频段为3.1GHz-10.6GHz，并规定超宽带带宽绝对带宽大于500MHz。
2.单点馈电圆极化微带天线的实现原理。
一、概述微带天线是目前应用非常广泛的一种天线类型，由于其结构简单、制造成本低以及适应性广泛等特点，因此受到了广泛的关注和应用。
而单点馈电圆极化微带天线作为一种特殊的微带天线，在通信领域中也有着重要的应用。
本文将介绍单点馈电圆极化微带天线的实现原理，以及其在通信领域中的应用。
二、单点馈电圆极化微带天线的基本结构单点馈电圆极化微带天线的基本结构包括：1. 圆形接地板：作为微带天线的基础结构，通常采用金属材料制作，为天线提供接地。
2. 圆环辐射体：圆环辐射体与接地板相连，负责辐射电磁波信号。
3. 电容贴片：负责天线的驻波调谐，使得天线能够在特定频段内工作。
4. 馈电点：馈电点连接天线驻波调谐电路与馈线，将信号输入到天线中。
三、单点馈电圆极化微带天线的实现原理单点馈电圆极化微带天线的实现原理主要包括以下几个方面：1. 圆极化辐射原理：单点馈电圆极化微带天线利用圆环辐射体产生圆极化的辐射场，其工作原理可以通过极化电场和极化磁场在空间中的传播来解释。
2. 驻波调谐原理：通过电容贴片对圆环辐射体进行调谐，使得天线在特定频段内呈现驻波状态，从而能够有效地辐射出电磁波信号。
3. 馈电方式：单点馈电圆极化微带天线采用单点馈电方式，将信号输入到天线中，激发天线的辐射。
四、单点馈电圆极化微带天线的应用单点馈电圆极化微带天线由于其优良的性能特点，在通信领域中得到了广泛的应用，主要包括以下方面：1. 卫星通信：单点馈电圆极化微带天线在卫星通信系统中起着重要作用，其圆极化特性使得天线能够适应卫星通信系统的要求。
2. 无线通信：在无线通信系统中，单点馈电圆极化微带天线也得到了广泛的应用，其结构简单、制造成本低，适用于各种无线通信设备。
3. 射频识别：在射频识别系统中，单点馈电圆极化微带天线也有着重要的应用，其良好的性能特点使得其能够满足射频识别系统对于天线的要求。
五、结论单点馈电圆极化微带天线作为微带天线的一种特殊类型，具有以下特点：圆极化特性明显、结构简单、制造成本低、适应性广泛等特点。
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实现小型化微带天线的几种设计方法
小型微带天线是近年来不断发展的新技术，它广泛应用于手机终端、导航和定位系统和模块，特别用于智能家居设备，以及医疗仪器、工业应用和战术无线网络。
它具有小尺寸、低功耗和灵活多变的特点，有助于改善用户体验，扩大无线设备的应用场景。
为了实现小型化微带天线的设计，目前已经有多种不同的方法，这取决于嵌入物理环境、天线结构与公共网络中要求的功能，下面我就给出实现小型化微带天线的几种设计方法：
1、增加磁性位移开关（MEMS）：在基础上增加磁性位移开关，其可以将多根天线收发电路连接在一起，实现单个机构的小型化，从而大大减小了天线的尺寸。
2、采用可调谐天线：将可调谐天线的平均尺寸缩小到比传统的微带天线小一些，可以通过控制控制变压器来改变振荡频率，从而满足不同的频率。
3、采用多普勒缩小型化天线：利用多普勒缩小型化天线可以实现多个带宽模块的小型化，此外还可以进一步利用多普勒技术增加天线的中心频率，从而提高小型化天线的频率范围，缩小其尺寸。
4、采用超长电缆波导：把超长电缆波导与普通电缆波导相结合，可以实现微带天线的微型化，同时利用超长电缆波导的周围增，采用相对较低的损耗，实现同样的功能。
5、利用可折叠的天线：设计可折叠的微带天线，它可以使天线更加小型化，且可以满足不同的频带要求。
总之，现有的技术可为实现小型化微带天线提供了很多可能性，也为我们提供了设计的灵活性和自由性。