[整理版]PCB天线与微带天线
天线原理第十四章微带天线
■同轴线探针馈电
见图 14-3(b)。这种馈电方式是将同轴线内导体接到辐射贴片上，外导体接 到接地面。 同轴线馈电也具有制造简单， 易于匹配的优点， 同时寄生辐射比较低。 但它的带宽比较窄，而且建模相对难些，尤其介质层比较厚时( h > 0.02λ0 )。
■耦合馈电
微带传输线和同轴线探针馈电由于自身的不对称性会产生高次模而导致交 叉极化。为了克服这些问题人们引入了传输线耦合馈电和小孔耦合馈电，如图 14-3(c)所示。小孔耦合馈电是几种馈电方式中最难制造的，而且带宽也比较窄。 图 14-3(d)所示的耦合馈电，其带宽相对较宽。
(a)
(b) 图 14-2 辐射原理图
(c)
设贴片与接地板间的介质基片中的电场沿贴片宽度 a 方向和厚度 h 方向无变 化。仅沿长度 b 方向有变化，其结构见上图(a)。则辐射场可认为是由贴片沿长 度方向的两个开路端上的边缘场产生的，如上图(b)(c)所示。将边缘场分解为水 平和垂直分量，由于贴片长度 b ≈ λ 2 ，所以两开路端的垂直电场分量反相，该 分量在空间产生的场互相抵消（或很弱） 。而水平分量的电场是同相的。远区辐 射场主要由该分量场产生。最大辐射方向在垂直于贴片的方向。 由此分析可见，矩形微带天线，可用两个相距 λ 2 ，同相激励的缝隙天线 来等效。这是微带天线的传输线模型分析方法的解释。 如果介质基片中的电场同时沿贴片天线的宽度和长度方向都有变化，这时 微带天线可用贴片四周的缝隙的辐射来等效。
14.2.3 馈电方式
286
287
《天线原理与设计》讲稿
王建
微带天线有许多种馈电装置形式，但主要分为三类，一是微带传输线馈电， 二是同轴线探针馈电，三是耦合馈电，如图 14-3 所示。
■微带传输线馈电
PCB天线设计_基于HFSS15.0
PCB天线设计及HFSS仿真分析一、PCB天线简介：（1）概念：PCB天线顾名思义就是指印制在PCB电路板上的天线，其具有制造简单和成本低等优点，广泛应用于蓝牙(Bluetooth)、WiFi、无线鼠标、Zigbee等近距离无线设备中。
（2）天线的发展历程即其发展的主要原因：1、天线发展史：半波偶极子天线->单极子天线其中，单极子天线包括：倒L天线、蛇形倒L天线、倒F天线和蛇形倒F天线；2、半波偶极子天线：全向天线2.15dB（双向，天线总长为工作波长的1/2，且（在馈点处）上下对称【各为工作波长的1/4】）；3、单极子天线：长度为半波偶极子天线的一半，即天线总长为工作波长的1/4（故辐射空间为半波偶极子天线的一半、输入阻抗减小一半）为减小单极子天线的尺寸（缩小占用PCB板的空间），单极子天线又可设计为：倒L天线（ILA）->蛇形倒L天线（MILA）【其占用空间更小】（他们的长度则不一定就是标准的工作波长的1/4，需结合实际，仿真分析，调试）4、倒F天线：（由于倒L天线的输入阻抗不好调节->引出倒F天线），也属于单极子天线的一种。
（注：天线标准输入阻抗为50欧姆）天线的阻抗分布规律：输入端最小，末端最大故：在天线输入阻抗为50欧姆的地方引出一个馈点，即实现了把天线的输入阻抗控制在标准的50欧姆倒L天线->倒F天线（调节输入阻抗）->蛇形倒F天线（缩小占用PCB的空间）5、天线的工作频率决定性因素是天线长度（决定性因素），天线长度应介于介质波长的1/4和自由空间波长的1/4 之间；6、影响天线质量的主要因素：PCB板材（FR4）、PCB板厚、PCB板参考地面的尺寸、天线走线的宽度、天线位置、外壳故不能直接复制别人的天线，需进行仿真分析和设计具体查看lec02.pdf……二、用HFSS设计实例即具体操作：现以2.4GHZ ISM （工作频段为2.4G HZ ~ 2.4835G HZ）Bluetooth/Wifi PCB天线为例，取其中心频率为2.45G HZ。
2.4G天线在PCB板上的设计
主要讨论的是2.4G PCB天线，如果不考虑成本及体积，可以选用其它天线，如贴片天线（小尺寸、中性能、中成本）或外置的鞭状天线（大尺寸、高性能、高成本），而PCB 天线是最低成本、中等尺寸，只要设计得当又能获得足够性能的天线。
包括三种天线：超小型PIFA 天线：用于Nano Dongle 的PCB 天线，由于PCB 空间受限，最大增益会比其它几种天线小6dB 左右，即工作距离会短一半。
由此天线及MCU 做成的完整板子大小为11mm*18mm 左右。
正常PIFA 天线：用于Normal Module 的PCB 天线，所占PCB 空间最大，最大增益可以达到1.5dB，如PCB 面积足够，建议用此天线。
由此天线做成的RF Module 板子大小为15mm*18mm 左右。
正常Wiggle 天线：用于Normal Module 的PCB 天线，所占PCB 空间比第二种稍小，增益也稍差1dB，可以用于对体积稍有要求的无线终端，如对于空间比较紧凑的无线鼠标等设备。
由此天线做成的RF Module 板子大小为13mm*18mm 左右。
1、小尺寸Nano Dongle 用PIFA天线设计天线具体尺寸如下图（板材为两层FR4,板厚0.6mm）：其中天线线宽A：0.15mm；B：0.25mm；C：0.4mm天线性能S11 如下，工作频段覆盖整个2.4G ISM 频段:2D和3D增益如下，该天线最大增益只有－5dB 左右:2. 更大尺寸Normal Module用PIFA 天线设计该天线结构就是Normal Module 完整Layout 中的PIFA 天线。
天线具体尺寸如下图（板材为两层FR4,板厚1.0mm），如果板子厚度和板子大小与此不一致（板厚和地面积大小影响性能），则Layout 时需加长天线末端尺寸，如增加最后端4.8m的长度，供调试天线用。
由此天线做成的RF Module 板子大小为15mm*18mm 左右。
(天线技术)第8章缝隙天线和微带天线
将切割好的导电材料与绝缘材料组装在一起，使用适当的粘合剂 或机械固定方式进行固定。
测试与调整
完成制作后，对缝隙天线进行测试和调整，确保其性能符合设计 要求。
05
微带天线的设计与实现
微带天线的设计方法
确定工作频率
根据应用需求，确定微带天线的工作频率。
设计贴片形状和尺寸
根据理论公式和仿真软件，设计出合适的贴 片形状和尺寸。
性能特点的比较
缝隙天线
结构简单、易于加工、成本低，但带 宽较窄，增益较低。
微带天线
体积小、重量轻、易于集成，具有宽 频带和多频段特性，但效率较低、功 率容量有限。
应用场景的比较
缝隙天线
广泛应用于通信、雷达、导航等领域，尤其适用于低成本、小型化要求较高的 场合。
微带天线
广泛应用于卫星通信、移动通信、电子战等领域，尤其适用于需要集成度高、 体积小的场合。
天线技术的未来展望
多样化应用场景
随着5G/6G通信、物联网、 智能终端等应用的普及， 天线技术的应用场景将更 加多样化。
创新性技术突破
未来天线技术将不断涌现 出新的理论和技术，推动 天线性能的不断提升和应 用领域的拓展。
绿色环保理念
随着社会对环保的重视， 天线技术将更加注重绿色 环保理念，推动可持续发 展。
缝隙天线的历史与发展
缝隙天线最早可以追溯到19世 纪末期，当时主要用于无线电
报通信。
随着技术的发展，缝隙天线 在20世纪得到了广泛的应用， 特别是在雷达、卫星通信无线通信技术的 快速发展，缝隙天线在移动通 信、WiFi通信等领域的应用也
越来越广泛。
02
微带天线概述
微带天线的定义
06
微带天线
缝隙两端间有一辐射电导Gs，利用级数 展开式表示，略去高阶项后可得近似结 果如下：
1
90
a
0
2
Gs
1 a
120 0
1
60 2
1 a
120 0
(a 0.350 ) (0.350 a 20 ) (a 20 )
矩形贴片天线的传输线模型
除辐射电导外，开路端缝隙的等效导纳 还有一电容部分。它由边缘效应引起， 其电纳可用延伸长度Δl来表示：
E面
FE
(
)
cos
1 2
k0b
sin
矩形贴片天线的传输线模型
半功率波瓣宽度近似值如下：
20.5H 2 cos1
1
21Leabharlann a 020.5E2sin1
0
4b
矩形贴片天线的E面方向图
矩形贴片天线H面方向图
矩形贴片天线的尺寸设计
W
c
r
11/ 2
2f 2
L 0.5g 2l
WG W 0.2g
Ms nˆ zˆEz 等效磁流源在远区产生的电矢位为
F h e jk0R
2R
S Mse jk0 xsin cos ysin sin dxdy
空腔模型理论
矩形贴片的本征函数和谐振波数
mn
cos m
a
x cos n
b
y
kmn
m
2
n
2
a b
空腔模型理论
圆形贴片的本征函数和谐振波数
w h
1.88
0.758
1
w/h<1
Zc
120
2( r 1)
ln
8h w
天线原理第十四章微带天线
(14.10)
(14.11)
291
《天线原理与设计》讲稿
王建
FH (θ ) = sin θ
sin(
βh
2 βh sin θ 2
sin θ ) sin(
cos θ ) 2 βW cos θ 2
βW
(14.12)
由式(14.11)和式(14.12)可绘出矩形贴片微带天线的 E 面和 H 面方向图，如 图 14-7 所示。图中还给出了矩量法计算结果和实测结果。
14.2 微带天线结构及工作原理
14.2.1 微带天线结构
微带天线由很薄( t λ0 ， λ0 是自由空间中的波长)的金属带(贴片)以远小于 波长的间隔( h λ0 ，通常取 0.003λ0 ≤ h ≤ 0.05λ0 )置于一接地面上而成，如下图 14-1 所示。 微带贴片这样设计是为了在贴片的侧射方向有最大的辐射， 这可以通 过选择不同的贴片形状激励方式来实现。 选择不同的贴片组形状还可以实现端射 辐射。对于矩形贴片，贴片长度 L 一般取 λ0 3 < L < λ0 2 。微带贴片与接地面之 间有一介质薄片(称为基片)隔开。
14.2.3 馈电方式
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287
《天线原理与设计》讲稿
王建
微带天线有许多种馈电装置形式，但主要分为三类，一是微带传输线馈电， 二是同轴线探针馈电，三是耦合馈电，如图 14-3 所示。
■微带传输线馈电
见图 14-3(a)。微带传输线馈电的馈线也是一导体带，一般具有较窄的宽度。 微带传输线馈电制造简单，易于匹配，也易于建模，但是会产生更多的表面波和 寄生辐射，在实际应用中限制了带宽(一般 2～5%)。
(a) 微带传输线馈电
(b) 同轴线探针馈电
第5章 缝隙天线与微带天线解析
第5章 缝隙天线与微带天线
三、 缝隙天线阵（Slot Arrays）
为了加强缝隙天线的方向性，可以在波导上按一定的规律开 出一系列尺寸相同的缝隙，构成波导缝隙阵。
1. 谐振式缝隙阵
特点：波导上所有缝隙都得到同相激励，最大辐射方向与天线轴 垂直，为边射阵，波导终端采用短路活塞。
缺点：波导波长λg大于自由空间波长，缝隙阵会出现栅瓣，同时
振子辐射场的极化方
f ( ) cos(kl cos ) cos kl
向相互正交，其它特
sin
H面 性完全相同。
第5章 缝隙天线与微带天线
半 波 缝 隙 天H面线 方的 向 图 z
y
x＜ 0
x＞ 0
(a)电力线；
(b)磁力线
二、 第缝5章隙天缝线隙天线与微带天线
最基本的缝隙天线是由开在矩形波导壁上的半波谐振缝隙构成的。
成非谐振式缝隙阵。
由传输线理论可知，图a相邻缝隙的相位依次落后
2 g
d
对于图 (b)的缝隙天线阵，相邻缝隙除行波的波程差
2 g
d
之外，
还有附加的180°相移，所以相邻缝隙之间的相位差将沿行波方向
依次落后
。 2 d g
第5章 缝隙天线与微带天线
非谐振缝隙天线阵的特点： 1、最大辐射方向偏离阵法线的角度为：
是曲面形状。
(a)
(b)
(a)圆突—矩形波导缝隙天线；(b)扇面波导缝隙天线 工程上波导缝隙天线阵的方向系数的估算公式:
D 3.2N
第5章 缝隙天线与微带天线
第二节 微带天线
微带天线(Microstrip Antennas)：
由导体薄片粘贴在背面有导体接地板的介质基片上形成的天线。 优点： 1、体积小，重量轻，低剖面，能与载体共形； 2、制造成本低，易于批量生产；天线的散射截面较小； 3、能得到单方向的宽瓣方向图，最大辐射方向在平面的法线方向； 4、易于和微带线路集成； 5、易于实现线极化和圆极化，容易实现双频段、双极化等多功能
干货·各种小天线的PCB设计要点
干货·各种小天线的PCB设计要点天线是各种智能设备都需要的重要部件，所有需要用到无线的设备都需要用到它。
现在是无线时代，网络路由器都是无线WIFI，电脑，手机连网络再也不用网线连接了，还有蓝牙耳机，蓝牙鼠标，蓝牙键盘等等不再有电线了，这个天线的性能就至关重要了。
一般天线的选择有一些因素，除了考虑性能还要考虑成本，所以在选择天线的时候，需要综合考虑。
今天上尉Shonway就给大家讲讲各种天线的设计及设计要点。
第一种、PCB板载天线这种天线成本低，但性能会稍微差一点。
PCB板载天线也有几种形式。
a,平面倒F型天线，英文缩写即PIFA如下图所示就是倒F的PCB板载天线图1图2下面这个是上面平面倒F的PCB板载天线的变种，由于空间不够，扭曲一下。
此倒F天线PCB设计都有哪些需要注意的问题？我们首先要知道这个射频知识，Shonway以前出过一篇文章，对于射频，任何铜箔，导线都不能看成是简单的导线，他是由很多阻容电路组成的一种等效电路，你看到短路的，对于射频就不是短路。
以这个思路我们看看这个倒F天线的PCB设计。
如下图所示图3这里有六点要注意1、这个倒F天线，不是随便画的，网上有专门的这种天线的库，拿过来，按要求放上去就好。
如果空间不够，那就是自己通过仿真自己制作了自己专用的天线了。
原创今日头条：卧龙会IT技术2、RF馈点这里引出来的线阻抗必须做到50ohm3、接地馈点必须接地牢靠4、地平面必须要多打地过孔，如上图所示，这个过孔间距多少合适的话，我们以前一篇卧龙会布布熊老师写过一篇文章，大家找一下可以看看5、天线这里所有层铜箔必须净空。
6、天线必须放在PCB板的角落里，最好三面都是空的，如图2所示，上面三面都是空的手机上的天线叫平面倒F天线，原理上是用一个平面接上一个接地平面馈点，与RF馈点组成，如下图4所示图4上面图4从左下方RF馈点这个箭头看过去，就是一个倒F。
同样是倒F结构，但手机中的天线采用的是平面结构，这个倒F天线就比PCB板载天线性能就会好很多，这样空间又比较少，成本又低，对于手机天线是最好的选择。
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[整理版]PCB天线与微带天线天线是作无线电波的发射或接收用的一种金属装置。
无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。
此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。
一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。
同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。
这就是天线的互易定理。
射频天线设计2.2 微带贴片天线微带贴片天线是由贴在带有金属地板的介质基片上的辐射贴片导体所构成的 ,如图3 所示. 根据天线辐射特性的需要,可以设计贴片导体为各种形状. 通常贴片天线的辐射导体与金属地板距离为几十分之一波长,假设辐射电场沿导体的横向与纵向两个方向没有变化,仅沿约为半波长(λg/ 2) 的导体长度方向变化. 则微带贴片天线的辐射基本上是由贴片导体开路边沿的边缘场引起的,辐射方向基本确定,因此,一般适用于通讯方向变化不大的RFID 应用系统中. 为了提高天线的性能并考虑其通讯方向性问题,人们还提出了各种不同的微带缝隙天线,如文献[5,6]设计了一种工作在24 GHz 的单缝隙天线和5.9 GHz 的双缝隙天线,其辐射波为线极化波;文献[7,8]开发了一种圆极化缝隙耦合贴片天线,它是可以采用左旋圆极化和右旋圆极化来对二进制数据中的…1?和…0?进行编码.图3 微带天线2. 3 偶极子天线在远距离耦合的RFID 应用系统中,最常用的是偶极子天线(又称对称振子天线) . 偶极子天线及其演化形式如图4 所示,其中偶极子天线由两段同样粗细和等长的直导线排成一条直线构成,信号从中间的两个端点馈入,在偶极子的两臂上将产生一定的电流分布,这种电流分布就在天线周围空间激发起电磁场.利用麦克斯韦方程就可以求出其辐射场方程:式中Iz 为沿振子臂分布的电流,α为相位常数, r 是振子中点到观察点的距离,θ为振子轴到r 的夹角,l 为单个振子臂的长度. 同样,也可以得到天线的输入阻抗、输入回波损耗S11 、阻抗带宽和天线增益等等特性参数 .图4 偶极子天线(a) 偶极子天线; (b) 折合振子天线;(c) 变形偶极子天线当单个振子臂的长度l =λ/ 4 时(半波振子) ,输入阻抗的电抗分量为零,天线输入阻抗可视为一个纯电阻. 在忽略天线粗细的横向影响下,简单的偶极子天线设计可以取振子的长度l 为λ/ 4 的整数倍,如工作频率为2. 45 GHz 的半波偶极子天线,其长度约为6 cm.当要求偶极子天线有较大的输入阻抗时,可采用图4b的折合振子.3 RFID 射频天线的设计从RFID 技术原理和RFID 天线类型介绍上看,RFID 具体应用的关键在于RFID 天线的特点和性能.目前线圈型天线的实现技术很成熟,虽然都已广泛地应用在如身份识别、货物标签等RFID 应用系统中,但是对于那些要求频率高、信息量大、工作距离和方向不确定的RFID 应用场合,采用线圈型天线则难以设计实现相应的性能指标. 同样,如果采用微带贴片天线的话,由于实现工艺较复杂,成本较高,一时还无法被低成本的RFID 应用系统所选择. 偶极子天线具有辐射能力较强、制造简单和成本低等优点,且可以设计成适用于全方向通讯的RFID 应用系统,因此,下面我们来具体设计一个工作于2. 45 GHz (国际工业医疗研究自由频段) 的RFID 偶极子天线.半波偶极子天线模型如图4a 所示. 天线采用铜材料(电导率:5.8e7 s/ m ,磁导率:1) ,位于充满空气的立方体中心. 在立方体外表面设定辐射吸收边界. 输入信号由天线中心处馈入,也就是RFID 芯片的所在位置. 对于2. 45 GHz 的工作频率其半波长度约为61mm(利用公式波长，波的传播速度，以及频率的关系λf=v) ,设偶极子天线臂宽w 为1 mm ,且无限薄,由于天线臂宽的影响,要求实际的半波偶极子天线长度为57mm. 在Ansoft HFSS 工具平台上, 采用有限元算法对该天线进行仿真,获得的输入回波损耗S11 分布图如图5a(即最大辐射方向和电场矢量所在的平面) 方向图如图5b 所示. 天线输入阻抗约为72 Ω ,所示,辐射场E 面电压驻波比(VSWR) 小于2.0 时的阻抗带宽为14. 3 % ,天线增益为1.8.图5 偶极子天线(a) 回波损耗S11 ; (b) 辐射方向图从图5b 可以看到在天线轴方向上,天线几乎无辐射. 如果此时读写器处于该方向上,应答器将不会做出任何反应. 为了获得全方位辐射的天线以克服该缺点,可以对天线做适当的变形,如在将偶极子天线臂末端天线臂宽仍然为1 垂直方向上延长λ/ 4 成图4c 所示. 这样天线总长度修改为(57. 0 mm + 2 ×28. 5 mm) ,mm. 天线臂延长λ/ 4 后,整个天线谐振于1 个波长,而非原来的半个波长. 这就使得天线的输入阻抗大大地增加,仿真计算结果约为2 kΩ. 其输入回波损耗S11如图6a 所示. 图6b 为E 面(天线平面) 上的辐射场方向图,其中实线为仿真结果,黑点为实际样品测量数据,两者结果较为吻合说明了该设计是正确的. 从图6b 可以看到在原来弱辐射的方向上得到了很大的改善,其辐射已经近似为全方向的了. 电压驻波比( VSWR)小于2. 0 时的阻抗带宽为12.2 % ,增益为1.4 ,对于大部分RFID 应用系统,该偶极子天线可以满足要求.宽带无线通信的天线设计许多无线服务供应商采用SDMA技术对可用频谱进行优化利用，在360度覆盖区域内它一般被限制在三个区间。
但采用多束天线系统，其覆盖的区间可被增加至多达48个。
因系统的波束成型网络可重复利用可用频率并降低了干扰，所以，对无线网络服务区域来说，它可服务更多用户且具有更好的服务质量。
该系统可在多个方向长距离传输数据、语音和视频信号且不需中继站。
这样，就把网络的运营成本降至最低且显著提升了可靠性、质量并增加了用户数。
用长距离(高增益)窄束定向天线取代短距离(低增益)全向天线。
通常，长距离天线会增加单一方向上的用户数，但不允许其它方向上的用户使用该系统。
本文建议的系统通过采用既可同时又可顺序重复利用高增益窄束天线的多束技术解决了该问题，该技术有效实现了全向天线的球面型覆盖范围从而显著增加了各个方向的用户数。
采用频率再用技术可进一步增加容量。
多束系统是基于相控阵天线和ElectromagneTIc TECHNOLOGIESIndustries(ETI, )公司开发的Optibeam专有波束成型网络的硬件方案。
因该硬件方案不需要软件编程和外接电源，所以很适合恶劣环境使用。
这里讨论的多束天线系统的主要部件是天线和波束成型网络。
天线包含诸如偶极子或贴片(patch)天线等小的天线元素，它们被组合成阵列。
波束成型器为全部天线贴片提供所需的信号相位用以在各方向上生成波束。
多束天线系统为得到期望的性能，两种要素的设计参数都很关键。
在本文讨论的系统内采用的天线基于组成矩阵的贴片天线。
贴片天线以经过验证的微带高频印刷电路技术为基础。
在这样一个矩阵安排中采用贴片部件的优点有:体积小、制造成本低、重量轻、易于安装且可靠性高。
根据期望的电磁辐射方向，把不同信号幅值和相位的激励馈送至每个贴片。
辐射部件的不同相位会与天线远场结合以形成窄束。
本文所论述的天线被设计成线性相控阵天线系统，其中，各贴片间等距并在整个矩阵采用递进相移技术。
每个贴片的间距被保持为中心频点波长的一半(λ/2)。
贴片的中心线被初选为馈送点，但馈送点的实际准确位置是由用高频矢量网络分析仪(VNA)进行的对输入反射的测量结果实施经验化处理决定的。
除馈送点外，为在相关的频率范围内获得小于1.50:1的电压驻波比(VSWR)，还对每个贴片的形状进行了仔细选择。
为改进感兴趣频率范围内的性能，馈送点选得比中心点略高。
该贴片天线部件的其它设计参数包括:谐振频率=3.7GHz;基板高=0.030英寸;基板电介常数=2.2 ;贴片天线长=1.575英寸;贴片天线宽=0.710英寸;馈送点位置略高于贴片中心点;极化=垂直。
许多贴片天线都是在单一电介质基板上以线性方式对贴片元素进行排列以分别获得15度的方位束宽和7度的垂直束宽。
四束天线设计需要最少四个贴片天线部件。
采用本建议技术的四束系统被设计成具有26dB天线增益、前-后比率高于30dB、副瓣水平20dB(小于主瓣水平)等指标。
采用商用微波VNA对一个四束天线设计的性能进行了测量，采用的全扫频范围是2.0 到4.5 GHz、结果显示在图1中。
天线系统的工作范围在3.2 到4.2 GHz、VSWR小于1.50:1。
波束成型器设计波束成型器是由无源微波器件组成的复杂网络。
它用于在天线和系统收发器间提供所需的相位和幅值。
波束成型网络从天线矩阵形成波束，并采用无需机械运动的电控方式控制波束方向。
可通过采用对天线元素和相关电气元件的时间或频率域分析来设计这样一种电控波束成型网络。
对论及的多束天线系统，在设计用于宽带应用的波束成型网络时采用的是频域分析。
为最小化RF信号损耗并保持诸如相位和幅值等信号属性，一般要将波束成型网络紧挨着天线组件放置或将其整合进天线组件。
在本例中，波束成型器被挨着天线放置并采用相位匹配电缆匹配跨接矩阵的相位(图2)。
这些相位匹配电缆在期望的频带范围提供?1度的相位匹配精度。
每36英寸电缆长度贡献的插入损耗小于0.5 dB。
在本例中，波束成型器的设计采用了组合了正交耦合子、微波混合和相移器等技术以实现在60度区间内产生四个波束的相位要求。
可利用完全对称的90度混合接合以实现矢量增加来生成预期的相位权重。
借助其与生俱来的阻抗转换能力并通过把匹配变换器的使用最少化来减小整个插入损耗，从而可将该混合整合进组件。
为展示该设计方法，设计了一个用于3.4到3.6GHz频段的四束天线波束成型器。
用安捷伦(Aglient)科技的N5230A矢量网络分析仪对其性能进行了测量，N5230A在工作时与同样来自安捷伦的也工作在3.4到3.6GHz范围的U3042A多口测试装置连接。
图3、图4和图5显示的是基于该设计方法的典型八波束波束成型网络的结果。
在3.4到3.6GHz频段的开放环境对多束天线系统的辐射模式进行了测量。
采用相位匹配RF电缆连接波束成型器与天线。
波束成型器的输入端口接3.440、3.480、3.520和 3.580GHz这四个不同的中心频率、每个频道的带宽是7MHz。
测试所用的RF功率是+5dBm，来自天线和波束成型器的联合接收功率的测量是利用频谱分析仪在距离200m处进行的。
接收到信号的功率在以200,为半径的圆周每隔1.0度测量一次，其中把四束天线作为圆周中心。