天线原理与设计—第九章微带天线
微带天线——微波技术
一、设计目的通过学习和掌握HFSS软件，加强对相关知识的理解和掌握，提高在射频领域的应用能力。
本设计是基于微带贴片天线基础理论以及熟练掌握HFSS仿真软件基础上，设计一个右手圆极化三角形贴片天线，其工作频率为2.45GHz，分析其远区辐射场特性以及S曲线。
二、设计原理如下图所示，用传输线模分析法介绍它的辐射原理。
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，在传输线的两端断开形成开路，根据微带传输线的理论，由于基片厚度h<<λ，场沿h方向均匀分布。
在最简单的情况下，场沿宽度ω方向也没有变化，而仅在长度方向（L≈λ/2)有变化。
在开路两端的电场均可以分解为相对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，因而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可以等效为无限大平面上同相激励的两个缝隙，缝的电场方向与长边垂直，并沿长边ω均匀分布。
缝的宽度△L≈h，长度为ω，两缝间距为L≈λ/2。
这就是说，微带天线的辐射可以等效为有两个缝隙所组成的二元阵列。
矩形贴片天线示意图三、设计记录1.三角形贴片设计模型2.反射系数曲线3.方向图四、设计总结通过本次微带天线的课程设计，进一步的加深了对于微波技术与天线这门课程的理解，同时也掌握了对于HFSS仿真软件的使用。
在课程设计中可以更好的理解平时所学内容中的抽象的模型，通过和同学间的讨论以及老师的指导更好的完成了课设的要求，提高了动手的能力也增强了同学间的合作能力。
设计中发现，设定的参数为 2.45GHz，但工作位置却在2.42GHz，说明还需要对参数进行一定的改进。
《微波技术与天线》课件第9章
示。
图 9-1 惠更斯元
图 9-2 惠更斯元的方向图
9.1.3 平面口径的辐射
1.平面口径的辐射
设平面口径S 位于xOy 平面上(见图9-3),坐标原点到观察
点 M 的距离为R,面元 dS 到观察点M 的距离为r,口径面在远
处辐射场的一般表达式为
③ 方向系数为
式中,g=υυ1≤1,称为方向系数因数,且有
结论如下:
① 张角ψ0 一定时,馈源方向函数Df(ψ)变化越快,方向图
越窄,则口径场分布越不 均匀,口径利用因数υ越低,而口径截
获因数υ1 越高。
② 馈源方向函数Df(ψ)一定时,张角ψ0 越大,则口径场分
布越不均匀,口径利用因 数υ越低,口径截获因数υ1 越高。
★ 了解抛物面天线的偏焦特性及其应用。
★ 了解卡塞格伦天线的结构,它与抛物面天线的区别及
卡塞格伦天线的工作原理。
★ 掌握矩形口径及圆口径的辐射特性与口径尺寸和口
径场分布的关系,学会方向图、 主瓣宽度和旁瓣电平、方向
系数及口径利用因数的计算,了解口径场不同相时对辐射的
影响。
★ 掌握旋转抛物面天线的结构及工作原理,重点掌握馈
源方向函数、口径张角与口径 场分布及方向系数与最佳照
射的关系。
★ 了解旋转抛物面天线对馈源的基本要求。
量并投向抛物反射面,如果馈 源辐射理想的球面波,而且抛物
面口径尺寸为无限大时,则抛物面就把球面波变为理想平 面
波,能量沿z 轴正方向传播,其它方向的辐射为零,从而获得很
强的方向性。但实际上抛物面天线的波束不可能是波瓣宽度
趋于零的理想波束,而是一个与抛物面口径尺寸及馈 源方向
微带缝隙天线原理
微带缝隙天线原理微带缝隙天线是一种常见的天线结构，常用于微波通信和无线通信系统中。
它是一种紧凑、低剖面的天线设计，具有优异的性能和灵活的安装方式。
本文将从原理、结构和应用三个方面介绍微带缝隙天线。
一、原理微带缝隙天线的原理基于微带线的共振效应和辐射效应。
它由一块导电衬底、一层介质材料和一条导电缝隙构成。
当微带线处于共振状态时，导电缝隙处会产生电流分布，进而产生电磁波辐射。
微带缝隙天线的工作频率取决于导电缝隙的长度和宽度，并且可以通过调整这些参数来满足不同频段的通信需求。
二、结构微带缝隙天线的结构相对简单，一般由导电衬底、介质材料和导电缝隙组成。
导电衬底一般采用金属材料，如铜或铝，用于提供天线的支撑和导电功能。
介质材料一般采用绝缘材料，如FR4或聚酰亚胺，用于隔离导电衬底和导电缝隙，并提供电磁场的传输介质。
导电缝隙是微带缝隙天线的关键部分，它的长度和宽度直接影响天线的工作频率和辐射特性。
三、应用微带缝隙天线广泛应用于无线通信系统中，包括手机、无线局域网、卫星通信等。
由于微带缝隙天线具有紧凑、低剖面的特点，适合于集成在小型设备中。
此外，它的工作频率范围广泛，可以满足不同频段的通信需求。
另外，微带缝隙天线还具有较好的辐射特性和阻抗匹配能力，能够提供稳定的信号传输和接收性能。
总结微带缝隙天线是一种紧凑、低剖面的天线设计，具有优异的性能和灵活的安装方式。
它的原理基于微带线的共振效应和辐射效应，结构简单，由导电衬底、介质材料和导电缝隙组成。
微带缝隙天线广泛应用于无线通信系统中，适用于手机、无线局域网、卫星通信等领域。
通过调整导电缝隙的参数，可以实现不同频段的通信需求。
微带缝隙天线的应用将进一步推动无线通信技术的发展，为人们的通信需求提供更好的解决方案。
天线技术课件(西电第二版)第9章
F( )
cos1
1
2
1
2
0.707
第 9 章 常用面式天线
1
d1
2
sin0.5H
1.86
相应的主瓣半功率张角为
20.5H
2 sin0.5H
1.18 弧度
d1
68
d1
20.5E
E平面第一副瓣电平为
51
d2
20lg 0.214 13.2dB
H平面第一副瓣电平为 20 lg0.071=-23 dB
2r
dy(1 cos )e jr
(9-1-6)
当φ为任意值时，可将电振子和磁振子分成两个分量，一个 与E平面平行，另一个与E平面相垂直。
第 9 章 常用面式天线 可以证明，对于如图9-3所示坐标系中的任意θ和任意φ方向，
电场强度同时具有θ和φ两个分量，如下列形式：
dE
j EOy dx
2r
dy
sin (1 cos )e jr
对于基本电振子，此平面为垂直于基本电振子轴的平面， 射线与振子轴所成之角度为90°，此平面为电流元的最大辐射 平面， 因此它在该平面上M点所产生的场强为
第 9 章 常用面式天线
dE1
j 60Idy e jr r
j 120HOx 2r
dx dy
e jr
j EOy dx
2r
dy e jr
(9-1-1)
当口面尺寸为有限，而M点离口面非常远时，可以认为口 面上各点到远区一点M的射线r１均与从原点O处发出的射线r相 平行， 因此积分式(8–1-13)内振幅项中的r1可写为r, 即认为
r1 r
但在计算相位因子e-jβr1时，必须考虑因r1与r的行程差而引 起的相位差所产生的影响。
微带线天线馈电原理
微带线天线馈电原理微带线天线馈电原理微带线天线（Microstrip antenna）是一种平板式天线，由于其结构简单、易于制造和调整等优点，在卫星通信、雷达测量等领域得到了广泛应用。
而微带线天线的馈电方式也是很重要的一部分，下面就简单介绍一下微带线天线馈电的原理。
一、微带线天线结构微带线天线由两个主要部分构成：天线贴片和微带线馈线。
天线贴片是由介电材料和金属构成的，其形状和尺寸会对天线的辐射特性产生非常大的影响。
通常情况下，天线贴片的形状是圆形、方形或矩形的。
介电材料通常是PTFE或FR-4等。
微带线馈线是从天线贴片到源或负载之间的导体。
它是由铜箔覆盖在介电基板上，并用印刷电路技术制造而成。
微带线馈线使用也会影响到天线的辐射特性，所以具体的天线设计需要考虑到天线贴片和微带线馈线之间的相互影响。
二、微带线天线的馈电原理通常情况下，微带线天线的馈电方式有两种，一种是通过COAX和微带线过渡来实现馈电的；一种是直接在贴片上开孔，将馈线与贴片相连。
微带线天线的馈电原理可以通过微波模型进行模拟和理解。
在微波模型中，天线贴片是电容，微带线馈线是电感，通过调节它们之间的物理尺寸和位置，可以得到天线的输入阻抗等有关参数。
对于微带线天线来说，其馈电原理主要基于其在等效电路中的表现，即通过开孔或者过渡来实现本质上的电容与电感耦合，从而将微带线的能量转化成为微带线天线所需的电场和磁场，并产生全向或定向的辐射。
三、微带线天线馈电方式的特点1. 传输效率高：与传统天线相比，微带线天线利用电阻较小的铜箔、介质成本较低、简单易制造的技术，使馈电方式更加可靠和传输效率高。
2. 空间利用率高：微带线天线可以利用介质板上的空间进行设计，减少空间占用，提高空间利用率。
3. 频带宽度较宽：微带线馈线传输的电场和磁场能够交错在介质板上，从而产生多种共振模式，实现频段宽带的涵盖，提高天线的频带宽度。
总之，微带线天线馈电方式是微带线天线的重要组成部分，其具有优秀的传输效率、高空间利用率和较宽的频带宽度，能够为无线通信、雷达测量等领域提供更好的通讯和测量技术支持。
微带天线——精选推荐
微带天线科技名词定义中文名称：微带天线英文名称：microstrip antenna定义：在有金属接地板的介质基片上沉积或贴附所需形状金属条、片构成的微波天线。
所属学科：航空科技（一级学科）；航空电子与机载计算机系统（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布微带天线（microstrip antenna）在一个薄介质基片上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀方法制成一定形状的金属贴片，利用微带线或同轴探针对贴片馈电构成的天线。
微带天线分2 种：①贴片形状是一细长带条，则为微带振子天线。
②贴片是一个面积单元时，则为微带天线。
如果把接地板刻出缝隙，而在介质基片的另一面印制出微带线时，缝隙馈电，则构成微带缝隙天线。
目录1.微带天线简介2 微带天线的分析方法3 微带天线的应用分析与设计方法1.微带天线简介2 微带天线的分析方法3 微带天线的应用分析与设计方法展开编辑本段1.微带天线简介1.1 微带天线结构与分类微带天线是近30年来逐渐发展起来的一类新型天线。
早在1953年就提出了微带天线的概念，但并未引起工程界的重视。
在50年代和60年代只有一些零星的研究，真正的发微带天线展和使用是在70年代。
常用的一类微带天线是在一个薄介质基(如聚四氟乙烯玻璃纤维压层)上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀等方法作出一定形状的金属贴片，利用微带线和轴线探针对贴片馈电，这就构成了微带天线。
当贴片是一面积单元时，称它为微带天线；若贴片是一细长带条则称其为微带阵子天线。
图1所示为一基本矩形微带天线元。
长为L，宽为W2的矩形微带天线元可看作一般低阻传输线连接两个辐射缝组成。
L为半个微带波长即为λg/2时，在低阻传输线两端形成两个缝隙a-a和b-b，构成一二元缝阵，向外辐射。
另一类微带天线是微带缝隙天线。
它是把上述接地板刻出窗口即缝隙，而在介质基片的另一面印刷出微带线对缝隙馈电。
按结构特征把微带天线分为两大类，即微带贴片天线和微带缝隙天线；按形状分类，可分为矩形、圆形、环形微带天线等。
《微带天线》天线设计32页PPT
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自ຫໍສະໝຸດ 就会消 灭。— —洛克▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
微带天线课件.共76页文档
1、 舟 遥 遥 以 轻飏， 风飘飘 而吹衣 。 2、 秋 菊 有 佳 色，裛 露掇其 英。 3、 日 月 掷 人 去，有 志不获 骋。 4、 未 言 心 相 醉，不 再接杯 酒。 5、 黄 发 垂 髫 ，并怡 然自乐 。
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
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微带天线
微带天线1011020116 侯良伟目录目录 (2)1微带天线概述 (3)1-1微带天线的辐射机理 (4)1-2微带天线的馈电方法 (5)2.矩形微带天线及其分析方法 (6)2-1腔体模型理论 (7)2-2 传输线模型理论 (8)2-3 矩形微带天线的性能分析 (10)3.我对微带天线的看法 (12)4.参考文献 (13)1.微带天线概述对于阵列天线而言，可作为阵列天线阵元的单元天线有很多种如振子天线、环天线、缝隙天线、螺旋天线、背射天线等。
结合我们近年来实验室的科研项目和实验研究。
单元天线主要选取了微带天线、振子天线、背射天线作为天线阵元进行组阵研究。
重点的研究对象为微带天线。
因为微带天线固有的特点，它很适合进行天线组阵的研究。
在天线组阵中，目前己有本实验室研制的圆环背射天线的二元阵列投入工程应用，并有相应产品面世。
但主要的研究方向还是集中于微带天线的组阵方案，现对微带天线进行理论和实验的分析。
微带辐射器的概念首先是DeshcmaPs在1953年提出的。
但是过了二十年，当较好的理论模型及对敷铜或敷金的介质基片的光刻技术发展之后，实际的天线才制造出来。
这种基片介电常数范围较宽，具有吸热特性和机械特性及低损耗角正切。
最早的实际的微带天线是Howen和Munsno在二十世纪七十年代初期研制成的。
在此之后，由于微带天线的许多优点，诸如重量轻、体积小、成本低，平面结构可以和集成电路兼容等，微带天线得到了广泛的研究和发展，从而使微带天线获得了多种应用，并且在微波天线中作为一个分立领域获得了很大的发展。
目前，已研制成了各种类型平面结构的印制天线，例如，微带天线、带线缝隙天线、背腔印制天线以及印制偶极子天线。
而一般所指的微带天线，可分为三种基本类型:微带贴片天线、微带行波天线、微带缝隙天线。
它们的辐射机理是由微带贴片、或准TEM模传输线、或开在地板上的缝隙产生辐射。
同常规的微波天线相比，微带天线具有一些优点。
Ka波段微带天线设计
1、选择合适的介质基板：考虑到 Ka波段的频率较高，我们选择相对介电常 数较高（约为2.2）的介质基板。同时，考虑到易于制造和使用，我们选择了常 见的厚度为0.5mm的基板。
2、设计辐射元的形状和尺寸：使用计算机辅助设计软件进行优化设计，我 们选择了一个矩形金属片作为辐射元。通过调整其长宽比和边缘轮廓，我们可以 实现良好的频率响应和辐射性能。
一、微带天线的基本原理
微带天线是一种利用微带线或带状线作为辐射元件的天线。它主要由一个辐 射元和一个馈线两部分组成。辐射元通常由一层薄的金属导体片嵌入到介质基板 中形成。当电流在馈线和辐射元间流过时，会在导体片上产生辐射，从而形成电 磁波。
二、Ka波段微带天线的特点
Ka波段通常指18-40GHz的无线频段，具有较高的频段和较窄的带宽。因此， Ka波段微带天线的设计需要特别注意以下几个方面的因素：
3、设计馈线：为了与 Ka波段的前端设备连接，我们选择了一条特性阻抗为 50欧姆的微带线作为馈线。在设计中，我们确保了馈线与辐射元之间的阻抗匹配， 以减少信号反射和损失。
4、设计高效率馈电网络：为了实现宽角度的扫描或接收，我们设计了一个 威尔金森功分器作为馈电网络。该馈电网络可以将信号分成两个相同的部分，分 别激励辐射元的两个不同部分，从而实现宽角度的辐射。
三、Ka波段微带天线的关键设计 技术
1、选择合适的介质基板：介质基板的性质对微带天线的性能有着重要影响。 在选择介质基板时，需要考虑其介电常数、损耗角正切、厚度等因素。
2、设计精确的辐射元：辐射元的形状和尺寸对天线的频率响应和辐射性能 有着决定性的影响。通常采用计算机辅助设计软件进行优化设计。
一、背景
随着航天技术的飞速发展，低轨道卫星通信系统在许多领域的应用越来越广 泛。这种系统可以提供高速、高效的无线通信服务，用于军事、民用和商业领域。 为了实现这种通信系统的稳定运行和提供更高的数据传输速率，需要研究和发展 更先进的卫星天线技术。