改进的宽频带微带天线的设计方法

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宽频带双层微带天线

采用ANFSOFT HFSS对宽频带双层微带天线设计与仿真石磊北京理工大学微波通讯实验室 100081摘要：天线作为通讯试验箱前段的重要组成部分，他承担着发射信号和接收的回波信号的任务。

微带天线由于其本身的特点（如结构简单、低刨面、小型化、可以与飞行器表面共形安装而不影响飞行器的空气动力性能和占用飞行器内仓空间，天线可以与微带电路集成在一起，工业制造简单，价格低廉等优点）而得到了广泛的应用。

但是对于微带天线来说，最严重的缺陷是单个贴片天的带宽太窄，与阵子天线、缝隙天线、波导开口喇叭天线等工作带宽一般在15%----50%相比，微带单贴片的天线带宽只能有百分之几。

因此，最近微带天线大量的研究是关于微带天线的频带展宽技术。

关键字：双层微带天线，ANSOFT HFSS，宽频带1．天线形式的选择选择双层微带天线原因a.作为微带天线，它具有微带天线体积小、轻便易于集成和便于批量生产等特点。

b.根据设计要求的指标，采取了具有较宽的带宽的双层微带天线的结构。

2．天线的技术指标由于天线作为两个近距离试验箱体上的辐射器，所以对其性能指标的要求不慎严格：* 工作频率：2.2G* 驻波比<1.5（带内）*相对带宽>10%* 极化：线极化* 体积不能过大3．天线结构的分析微带天线的频带可以从以下三个方面的带宽来描述：阻带带宽、方向图带宽和极化带宽。

一般来说阻带带宽是天线带宽的主要因素。

通过对微带天线的分析知道，要展宽微带天线的的频带，可以采取以下几种方法：1）增加微代介质的厚度；2）降低微代介质的介电常数；3）采用有耗介质；4）对馈点电路采用宽带阻抗匹配（如阻抗匹配电路或采用开缝耦合对天线馈点）；5）采用对贴片谐振。

前三种办法的效果比较小，而且第三种方法是以天线增益的降低为代价的；第四种方法需要设计宽带匹配电路，但电路结构复杂，制作难度大，因此我们采用第五种方法。

该方法是利用多贴片耦合的方式，使每个贴片天线的谐振中心频率各不相同，而各谐振带宽又相互交叉，使整个天线的总体带宽展宽，如图1所示就像电路中采用的多级放大器展宽频带的方法类似。

论微带天线传输宽频化设计

论微带天线传输宽频化设计摘要:本文基于微带天线宽频化技术的特点,首先对于微带天线进行了细致的阐述,包括其基本形式、分析方法和参数等;接着又对其工作辐射机理进行分析;然后有详细的介绍了微带天线宽频化处理的具体方法,主要有参数修改、等效多谐振点产生等方式;最后通过一种圆极化微带天线具体实例的宽频化处理来阐述这些方法的可行性,包括馈电方式展宽、多谐振展宽以及引入耗损展宽等,并得到了很好的展宽效果。

同时也提供了一种微带天线宽频化的方法。

关键词:微带天线宽频化设计方法随着无线通信技术的发展与无线产品的普及与应用,尤其是近年来超宽带无线通信技术的进步,促使人们对于宽带天线的研究更加的趋于大范围、小体积、高效率和便捷安装的要求,实际上,这就是提出了微带天线的发展与研究。

对于微带天线来说,具有诸多优点而得到人们的广泛关注。

在过去的50多年中,微带天线技术得到了长足的进展,也渐渐的成为一个理论成熟和实用的天线领域的学科:早在20世纪50年代,G.A.Decamps教授就提出可以利用微带线辐射效应来制造微带微波天线;到了70年代,随着单片机技术的发展,以及各种新型材料的出现,使得微带天线在全世界范围内的重视;到了80年代,微带天线在理论方面与应用方面都得到了进一步的提升……至此,微带天线技术已经形成了天线领域一支独立的学科,被广泛的应用于全球定位系统、直播卫星、个人通讯、无线局域网以及智能高速公路交通系统等方面。

尽管微带天线技术在今天发展迅速,应用广泛,然而其也有一定的缺陷,即阻抗带宽较窄。

一般来说,微带单贴片的带宽只在百分之零点几到百分之几。

因此可以说,微带天线的频带展宽技术意义重大。

1 微带天线概述1.1 概述自20世纪50年代Decamps教授提出微带天线以来,针对各种微带天线产品和各种优缺点的研究蓬勃发展起来,目前已广泛应用于航空航天、国防、通讯等方面。

与其他天线形式相比,微带天线主要有以下的优点:(1)体积小、重量轻、携带特别方便;(2)成本低廉,能够实现批量生产;(3)微带天线能够与一些受隐蔽性或空气动力学限制的载体达到共型的目的;(4)对微带天线贴片稍许加工,再加之合适的馈电系统,可以实现双频和双极化天线;(5)能够满足线性极化波与圆极化波的要求;(6)微带天线从本质上来讲,属于微波电路范畴,因此,可与亏点网络以及微波电路系统共同被制造出来,这样大大减少了制造成本,同时还可以提高效率。

宽频带微带贴片天线技术

宽频带微带贴片天线技术摘要:随着现代通信技术和雷达的发展,宽频带微带贴片天线技术的研究已经得到足够重视。

本文简要论述影响带宽的因素,并着重介绍几种展开带宽的方法。

关键词:微带天线宽频带微波通信微带天线由于具有剖面低、重量轻、体积小、易于共形和批量生产等优点,广泛应用于测量和通讯各个领域。

但微带天线有其固有缺陷,即其阻抗带宽较窄,典型的频带宽度从百分之零点几到百分之几,所以微带天线的窄频带特性成了限制其应用的主要障碍,因此展宽微带天线的带宽具有十分重要的意义。

1 影响微带天线带宽的因素微带贴片天线的窄带特性是由其高Q值的谐振本性决定的,也就是储存于天线结构中的能量比辐射和他它耗散能量大得多,这就意味着谐振时实现了阻抗匹配而当频率偏离谐振点时电抗分量急剧变化使之失配。

微带天线的带宽(BW)往往以输入端电压驻波比系数(VSWR)的值小于某给定值的频率范围来表示,若给定的VSWR值为S,则VSWR<S的频带宽度BW为:2 展宽带宽的途径(1)基本途径:增大基板厚度,降低基板相对介电常数,及增大a/b(矩形)。

这三种途径其主要通过降低等效谐振电路的值来展宽频带宽度,较容易实现,但需要根据实际情况合适地选择这些参数。

(2)改变天线的结构来展宽微带天线带宽。

这种途径主要有:电磁藕合馈电;附加阻抗匹配网络;加载短路探针;在贴片单元或接地板上“开窗’,采用多层结构,采用E型贴片等。

电磁藕合馈电的方法是设法修改等效谐振电路,把普通单层微带天线的简单RLC等效电路修改为多频点的藕合谐振电路,从而实现了阻抗带宽的展宽。

这种展宽天线带宽的方法设计制作起来相对较易实现,但是天线占用空间较大。

附加阻抗匹配网络的方法实际上并不属于微带天线本身的问题,而是馈线的匹配问题。

由于线极化微带天线的工作带宽主要受其阻抗带宽的限制,因此采用馈线匹配技术就能使其工作于较宽的频域上。

例如采用简单的双枝节匹配技术,可将带宽增大至两倍左右。

适用于移动通信的宽频带微带天线

迫切需要研制与之相匹配的宽频带微带天线，以满足移动通
信系统ｆＳＧＭ；８０９０ｚ需要７％的带宽，数字通信９—６ＭＨ）．６系统（Ｃ；１１—８０ｚ需要９％的带宽，个人通信系ＤＳ７０１８）ＭＨ．５统（Ｃ：１５９０ｚ需要７％的带宽，通用移动通信ＰＳ８０１９）ＭＨ．５系统（ＭＴ；１２— １０ｚｌＵＳ９０２７）ＪＭＨ￣需要１．２％的带宽。然而，２
性金属圆片来抵消探针感性的方法，增加了天线的工作带宽。制作适用于第二代和第三代移动通信的宽频带微带天线，测试结果显示天线具有良好的带宽特性，能够满足移动通信系统对天线的带宽要求。关键词：移动通信；宽带天线；微带天线
中图分类号：Ｎ２、Ｔ８３Ｔ９９，Ｎ２５
适用于移动通信的宽频带微带天线
贺秀莲纪奕才雷宏刘其中
北京１０８）０００７０７）１０１
龚书喜
ｆ中国科学院电子学研究所
ｆ西安电子科技大学天线与电磁散射研究所西安
摘
要：该文研究新型的宽频带微带天线，采用一种具有双层贴片结构的微带天线的形式，并用在探针顶端加电容
信系统对于天线的带宽提出了更高的要求，例如全球移动通
方式为１２—９０ｚ２１— １０ｚ９０１８ＭＨ／１０２７ＭＨ；对ＴＤ方式为Ｄ１８／９０ｚ２１—０５ｚ民用移动通信的快速发展，８０１２ＭＨ、００２２ＭＨ。
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｏｅｒａｂｎｉｒｓｒｐａｔｎａｉｒｓｎｅｎｖｌｂｏｄａｄｍｃｏｔｉｎｅｎｓｐｅｅｔｄ．Ｄｏｂｌａｃｏｆｇｒｔｏｓｅｌｙｄ，ａｄａｕｅｐｔｈｃｎｉｕａｉｎｉｍｐｏｅｎｃｒｕａｅａｎｒｄｃｎｔｅｔｐｏｈｅｄｐｏｏｃｕｔｒｃｈｄｃａｃｆｈｒｂｅＡｓａｒｓｌ，ｈｉｃｌｒｍｔｌｓｉｔｏｕｅｏｈｏｆｅｆｅｒｂｅｔｏｎｅａｔｔｅｉｕｔｎｅｏｅｐｏ．ｅｕｔｔｅｉｄｔｎｔｂｎｗｉｈｏｉｒｓｒｐａｔｎａｉｉｃｅｓｄａｄｄｔｆｃｏｔｉｎｅｎｎｒａｅ．Ｂｒａｂｎｉｒｓｒｐａｔｎａｕｔｂｅｆｒｓｃｎｅｅａｉｎａｄｍｓｏｄａｄｍｃｏｔｉｎｅｎｓｓｉａｌｏｅｏｄｇｎｒｔｏｎｔｉｄｇｎｒｔｏｏｉｏｍｕｉａｉｎａｅｆｂｉａｅｈｒｅｅａｉｎｍｂｌｃｍｅｎｃｔｏｒａｒｃｔｄ，ｗｈｓａｕｅｎｅｕｔｈｗｈｔｇｏａｄｔｏｅｍｅｓｒｍｅｔｒｓｌｓｓｏｔａｏｄｂｎｗｉｈ

一种改进的大带宽微带天线的设计_缪贵玲

一种改进的大带宽微带天线的设计_缪贵玲-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIANof a Modified Wide缪贵玲杨昌彦Miao Guiling Yang Changyan（1.鹰潭职业技术学院教育系，江西鹰潭 335000；2.江西广播电视大学鹰潭分校，江西鹰潭 335000）（ of Education，Yingtan Vocational and Technical College，Jiangxi Yingtan 335000；（ Campus，Jiangxi Radio and Television University，Jiangxi Yingtan 335000）摘要：本文设计了一种改进的大带宽的微带天线。

该天线采用相对介电常数接近于空气的泡沫介质层；通过在介质基片上开长方体槽，减小了馈电探针的长度，从而减小了探针电感对输入阻抗的影响，并且在贴片与接地板之间引入短路面，相当于在天线贴片与接地板之间形成了一个电壁，能够降低天线的谐振频率，从而可以减小天线的尺寸、展宽天线带宽；短路面的使用也减小了天线的尺寸。

HFSS 仿真结果表明，当回波损耗 S<-10dB 时，天线覆盖了～的频率范围，相对带宽达到了 %，该天线结构简单，性能良好。

关键词：微带天线；大带宽；短路面；泡沫介质层；HFSS；同轴馈电中图分类号：TN82 文献标识码：A 文章编号：1671-4792（2015）08-0110-06Abstract：This paper designs a modified wide bandwidth microstrip antenna. The antenna uses foam dielec-tric layer whose relative permittivity is close to the air. By opening a cuboid groove on the dielectric substrate, and reducing the length of the feeding probe, we can reduce the probe inductance's effect to the input impedance. And by introducing a short road between the patch and ground plate, which is equivalent to forming an electrical wall between the antenna patch and the ground plate, we can reduce the resonant frequency of the antenna, which can reduce the size and broaden the bandwidth of the antenna. HFSS simulation results show that when the return loss S<-10dB, the antenna covers the frequency range from to , with relative bandwidth reaching%. The antenna has good performance and simple structure.Keywords：Microstrip Antenna；Wide Bandwidth；Shorting Wall；Foam Dielectric Layer；HFSS；Coaxial Feed0 引言微带天线一般应用于1GHz ～50GHz，特殊的微带天线也可用于几十兆赫兹，因其具有体积小、重量轻、剖面低、易与载体共形等优点而得到广泛应用。

超宽频微带天线设计

Ultra-Wideband Microstripe Antenna Design陳建宏Chien-Hung Chen摘要近十年來由於微帶天線具有體積小、重量輕、製作容易、價格低廉、可信度高，同時可附著於任何物體之表面上的特性，在無線通訊的應用上扮演著重要的角色。

本文將利用全平面正方形單極微帶天線當作設計天線的原型，藉由調整金屬貼片的上緣、下緣部份與接地面的上緣部份來研製適用於超寬頻通訊系統的微帶天線。

由模擬與實驗結果比較得知，可以發現其響應非常吻合，是一個適用於超寬頻通訊產品的天線。

關鍵詞：微帶天線、單極、超寬頻、簡介美國聯邦通信委員會（Federal Communication Commission,FCC）在西元2002年2月14日允許超寬頻技術使用於消費性電子產品上，並公佈了初步規格，FCC開放3.1GHz~10.6GHz提供超寬頻通信及測試使用。

為了研究開發適用於此頻段的天線技術。

將利用微帶天線的優點：體積小、重量輕、低成本、容易製作等特性，來研製適用於超寬頻通訊系統的微帶天線。

傳統的寬頻天線[2]中有行進波線天線（Traveling-Wave Wire Antenna）、螺旋形天線（Helical Antenna）、偶極圓錐形天線（Biconical Antenna）、單極圓錐形天線（Monoconical Antenna）、盤錐形天線（Discone Antenna）、袖子形天線（Sleeve Antenna）、渦狀天線（Spiral Antenna）和對數週期天線（Log-Periodic Antenna），不過其中適用於超寬頻系統的只有偶極圓錐形天線、單極圓錐形天線和盤錐形天線[3]。

因為其不僅有大的輸入阻抗頻寬（Large Input Impedance Bandwidth）、其輻射場形（Radiation Pattern）也能控制在一定的頻寬中。

利用虛像法（Method of Image）[4]及接地面（Ground Plane）來使偶極天線變成單極天線，從早期的線型單極天線－窄頻（Narrowband），演化成單極圓錐形天線－中頻寬（Intermediate），到最後的火山煙狀天線（V olcano Smoke Antenna）－寬頻（Broadband）[5]。

基于遗传算法的宽频带微带天线优化设计

基于遗传算法的宽频带微带天线优化设计
本文基于遗传算法实现宽频带微带天线的优化设计。

微带天线是一种与介质场结合的天线，其具有结构简单、易于制造和集成化等优点。

然而，传统的微带天线带宽狭窄，难以满足现代通信系统的频谱需求。

因此，在本文的研究中，我们采用遗传算法对微带天线进行优化设计，以实现更宽的频带。

遗传算法是一种生物学中自然选择和遗传遗传的模拟算法，可以有效地解决复杂的优化问题。

在本文中，我们将遗传算法应用于微带天线的设计中，通过对微带天线的几何尺寸和参数进行遗传操作，得到更具优化性能的解。

具体实现过程如下：首先，建立微带天线的数学模型，包括天线的几何尺寸、介质参数和工作频率等信息。

然后，通过遗传算法生成一组初始的微带天线的参数集合。

接着，利用电磁场仿真软件对每组参数进行仿真计算，得到天线的性能参数，例如带宽、增益、辐射模式等。

然后，根据遗传算法的交叉、变异和选择操作，对天线参数进行进一步的优化。

最终，得到一组更优化的微带天线参数集合，实现了更宽的频带。

在实验中，我们采用了优化遗传算法对微带天线进行了设计，结果表明，所设计的微带天线能够实现更宽的频带，带宽较传统微带天线提高了近40%以上。

这证明了采用遗传算法的优化设计方法在微带天线设计中的有效性。

本文研究为实现更宽带宽的微带天线提供了一种有效的优化设计方法，具有重要的实际意义和应用价值。

改进的宽频带微带天线的设计方法

( 7) ( 8) ( 9)
上式中 ( i = 1, 2, 3, 4 ) , 由 ( 4) ~ ( 9 ) 可得等效介电常数为 E rc =
i= 1 4
E hi
hi
4
i=1
E Er i
( 10)
对于第 2 层介质 , 其等效介电常数为 E rc + 1 E rc - 1 E + # e2 = 2 2 1+ 10. 0 +
2000 年 2 月第 26 卷第 1 期
北京航空航天大学学报 Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics
February 2000 Vol. 26 No1 1
改进的宽频带微带天线的设计方法
刘章发
摘
吕善伟
李世智
( 北京理工大学电子工程系 )
3
图3 电容馈电时的结果 , 电容片直经 11. 5mm
结束语
由上面的设计结果可以看出 , 应用本文提出
由于装配误差 , 将电容片稍微调整时可得进一步的结果 : 图 4 是双层贴片, 电容片馈电 , 电容片直经 12. 0 mm , 天线其它参数同图 2; 图 5 是双层贴片 , 电容片馈电, 电容片直经 12. 5 mm , 天线其它参数同图 2.
- 1/ 2
L4 ( 16)
$L 4 为上层贴片的伸长量 , 它可由下式求得 E e 4 + 0. 3 $L 4 = 0. 412 E h i E - 0. 258 # e4 i=1
4
其中 Xr 是谐振角频率. 为了求得微带天线的谐振频率 , 假定从天线顶部到接地板间的电位差为 V0 , 则可得 V0 = V 1 + V 2 + V 3 + V4 V0 = ( h 1 + h 2 + h 3 + h4 ) Ez ( 4) ( 5)

改进的宽频带微带天线的设计方法

改进的宽频带微带天线的设计方法
刘章发;吕善伟;李世智
【期刊名称】《北京航空航天大学学报》
【年(卷),期】2000(026)001
【摘要】微带天线的窄带特性是限制其广泛应用的重要原因之一,如何展宽微带天线的带宽一直受到研究人员的关注.本文提出一种简单、实用、满足工程实际需要的宽频带微带天线的设计方法,实测表明,利用本文提出的设计方法所设计的L波段双层微带贴片天线,其阻抗带宽达到25.7%,在工作范围内增益大于8dB.同时,本文提出的设计方法对于多层贴片微带天线也是适用的.
【总页数】4页(P15-18)
【作者】刘章发;吕善伟;李世智
【作者单位】北京航空航天大学,电子工程系;北京航空航天大学,电子工程系;北京理工大学,电子工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TN822+.8
【相关文献】
1.一种生成宽间隔跳频序列的改进对偶频带法 [J], NIU Qiangjun;SUN Huichao
2.改进折叠导电墙结构的宽波束圆极化微带天线 [J], 叶喜红;张晓霞
3.改进折叠导电墙结构的宽波束圆极化微带天线 [J], 叶喜红; 张晓霞
4.宽频带低剖面微带天线应用 [J], 荣志鹏; 李丽娴; 邵晓龙; 印倩; 张耀丹
5.一种多频带、小型化超材料微带天线 [J], 张超;王哲;刘洪亮;周思难;唐林英;夏敏纳
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宽频带正方形微带贴片天线的设计_王亚洲

2 i=1
hi
/
L
⎟⎟⎠⎞
−
1 2
（10）
∆L 是贴片的延伸量，由下式求得
∑ ∆L
=
0.412
2 i =1
hi
⎡ε
⎢ ⎣
ε
e
e + 0.3 − 0.258

⎤ ⎥ ⎦
•
⎢⎡⎜⎛
⎟⎞
∑ ⎢⎜
⎢⎜ ⎢⎜ ⎢⎣⎜⎝
L
2
hi
i=1
⎟ + 0.264⎟
⎟ ⎟⎠
⎜⎛
⎟⎞⎥⎤
∑ ⎜
⎜ ⎜ ⎜⎝
L
2
hi
i =1
+ 0.8⎟⎟⎥⎥ ⎟⎥ ⎟⎠⎥⎦
第 22 卷增刊
王亚洲等：宽频带正方形微带贴片天线的设计
31
图 4、图 5 分别是天线在 2.4GHz 和 3.1GHz 时的远场辐射特性。通常情况下，宽频带天线在高频时远场方向图容易出现裂瓣，本文设计的宽带天线在工作频段内方向性基本良好。但是可以看出，随着工作频率的提高，天线的方向性有变坏的趋势，因此宽频带天线的高频辐射特性也是以后天线设计过程中需要不断改进的方面。
42.3% (VSWR ≤ 2 ).
Key words：Broadband, Microstrip patch antenna, Impedance bandwidth
引言
本文介绍了一种新的宽频带微带贴片天线的设计方法，给出了天线的测量和仿真结果。
微带天线由于具有剖面低、重量轻、成本低，可与各种载体共形，适合印刷电路板技术批量生产，便于实现圆极化、双极化、双频段工作等优点，深受人们的关注，近年来应用也越来越广泛。但微带天线有其固有缺陷，即阻抗带宽较窄，一般微带天线的带宽仅有 5%左右[1,2]。微带天线的窄带特性在很多方面限制了它的广泛应用，因此，展宽微带天线的带宽具有十分重要的意义。

超宽频带通信传输中的天线优化设计

低轨卫星是相对于地球同步轨道卫星而言，主要指运行于椭圆轨道上并存在明显近地点的卫星，一般为小重量、短寿命的小型卫星。主要应用于测绘、探测、照相和卫星电话等要求解析精度高、信号衰减小的近地通信、测量场合。低轨道卫星由于存在明显近地点，此时卫星发射的电磁波到达地面直线距离很短，有利于用天线增益较低、发射功率较小的便携设备收发，因此常被用做卫星定位系统（ｏＰＳ）、便携式卫星电话等低增益天线设备的通信信源或中继站。对于超宽频Ｖｉｖａｌｄｉ天线的长期研究积累了丰富的天线设计和参数设计经验方法。传统的方法为先设计天线槽线和微带耦合馈电结构，再根据需要设计微带阻抗匹配网络、谐振腔、扇形短截线和渐变缝隙。即使具备～定的天线设计经验，每个阶段仍然需要多次的迭代尝试，而且由于后一阶段天线结构的变化，前期尝试的最优结果有可能产生变化而需要重新迭代尝试，增加了天线设计的周期。本文提出一种利用统计优化进行设计的方法。２天线结构设计２．１微带天线的圆极化便携设备的移动性使其长时间保持线极化方向匹配是不现实的；低轨卫星摩擦大气产生的旋转（也是卫星轨道稳定的需要）导致多数低轨通卫星本身对地通信多采用圆极化波。标准的矩形微带天线是线极化天线，但是通过特殊的技术处理在微带天线上可以方便地实现圆极化设计。主要方法有单馈点法和多馈点法两类。为了避免设计和布置复杂的多馈点网络，本文采用单馈点圆极化设计。当矩形微带贴片的Ｗ＝Ｌ时正方形的４个边可能同时满足驻波谐振条件，形成两个垂直正交的线极化分量，进而合成圆极化。但是极化旋转方向和极化相位关系极不稳定，因此经常用 “ 微扰法 ”在天线水平方向引人小小的微扰，破坏同相等幅的正交谐振关系，形成稳定的圆极化或椭圆极化空间辐射。２．２微带天线的便携化本设计的一个重要特点就是要解决天线的小型化问题，最主要的缩小尺寸方法无疑是采用高介电常数材料，通过缩波技术缩小波导波长来减小半波尺寸，但是过高的介电常数会直接导致天线带宽的缩减，介电常数必须在缩波和带宽之间寻求平衡点；另一方面，介电常数高到一定程度时，等效介电常数会下降，导致缩波效果不再明显；通过优选平衡各方面性能，将介电常数取值范围限定为１Ｏ一２５。太低缩波不明显，依据施奈德经验公式，太高如Ｅｒ－４９只比ｓｒ＝２５时缩短不到１／３却要付出近１，２的带宽。馈电方式也影响天线的实际加工尺寸。因为边馈直接扩大了贴片的物理尺寸，其阻抗匹配网络也会间接地加大基片的面积。微扰形式在微带天线的设计过程中是多种多样的，为了减小天线的尺寸尽可能采用内切、对称的微扰形式。在场分布较弱的矩形项角处切去部分尖角，既可以减少天线的金属尖端效应，又可以一定程度上缩短实际对角线长度，降低最大线径，

一种改进的大带宽微带天线的设计

一种改进的大带宽微带天线的设计大带宽微带天线在现代通信系统中起着至关重要的作用，然而传统的微带天线存在着频率带宽较小的限制。

为了克服这一限制，我们可以采用一种改进的大带宽微带天线设计。

在本文中，我们将讨论这种设计的原理和实现方法。

首先，我们需要了解传统微带天线的局限性。

传统微带天线主要由导体衬底、辐射贴片和对地平面组成。

在传统设计中，微带天线的频带宽度受到谐振频率的限制。

一般来说，微带天线的谐振频率与贴片的尺寸和形状有关。

因此，频带宽度较小是传统微带天线的一个主要问题。

为了解决这个问题，我们可以采用一种改进的微带天线设计。

其中一个关键的改进是使用高介电常数的衬底材料。

高介电常数的衬底材料可以显著增加微带天线的谐振频率，并因此扩大频带宽度。

此外，我们还可以通过改变贴片的形状和尺寸来进一步增加频带宽度。

另一个关键的改进是引入多种发射模式。

传统微带天线只能辐射一种特定的模式，限制了其频带宽度。

然而，我们可以通过在微带天线上添加几何结构或利用多种发射机制来引入多种发射模式。

这样可以在更宽的频带范围内提供高效的辐射。

另外，采用天线阵列的设计也可以实现大带宽微带天线。

天线阵列由多个微带天线组成，每个微带天线都在不同的频率上工作。

这样，天线阵列可以同时辐射多个频率，从而实现大带宽。

此外，多频段天线设计也是一种有效的方法。

多频段天线可以在不同的频段上工作，并且它们可以实现在一个天线结构上辐射多个频段。

除了上述方法之外，还可以使用有源天线和智能天线的技术来设计大带宽微带天线。

有源天线通过引入主动电子元件，如放大器和滤波器，来增强其性能。

智能天线则通过使用自适应技术和信号处理算法来优化其辐射特性。

总之，改进的大带宽微带天线设计可以通过使用高介电常数的衬底材料、引入多种发射模式、采用天线阵列和多频段天线设计，以及使用有源天线和智能天线的技术来实现。

这些改进可以显著提高微带天线的频带宽度，从而满足现代通信系统对高速数据传输和宽带连接的需求。

微带天线的设计和阻抗匹配

微带天线的设计和阻抗匹配微带天线是一种广泛应用于无线通信领域的新型天线。

它具有体积小、重量轻、易于集成等优点，因此特别适合于现代通信系统的应用。

本文将详细介绍微带天线的原理、设计思路、阻抗匹配方法以及实验验证等方面的内容。

微带天线是在介质基板上制作的一种天线。

它主要由辐射元和传输线组成，通过在介质基板上印制金属导带，形成辐射元和传输线，利用电磁波的辐射和传播特性实现天线的功能。

由于辐射元和传输线都印制在介质基板上，因此微带天线具有体积小、重量轻、易于集成等优点。

选择合适的介质基板，根据需要选择介电常数、厚度、稳定性等参数；在介质基板上印制金属导带，形成辐射元和传输线；根据设计要求，对金属导带进行形状和尺寸的调整；为提高天线的性能，需要进行阻抗匹配等调试；选取合适的材料：根据应用场景和设计要求，选择合适的介质基板和金属材料；设计形状和尺寸：根据天线设计的原理，设计合适的辐射元和传输线形状，以及其尺寸大小；考虑天线的抗干扰能力：为提高天线的性能，需要采取措施提高天线的抗干扰能力，如设置保护区、采用滤波器等。

微带天线的阻抗匹配是实现天线高效辐射的关键环节。

通常情况下，微带天线的阻抗不是纯电阻，而是具有一定的电抗分量。

为了使天线与馈线之间实现良好的阻抗匹配，通常采用以下方法：改变馈线的特性阻抗：通过调整馈线的几何形状、材料等参数，改变馈线的特性阻抗，使其与天线的阻抗相匹配；添加电阻、电容等元件：在馈线与天线之间添加适当的电阻、电容等元件，以调整天线的阻抗，实现阻抗匹配；采用分步匹配：通过在馈线与天线之间设置适当的阶梯状阻抗，逐渐接近天线的阻抗，从而实现良好的阻抗匹配。

为了验证微带天线的性能和阻抗匹配的效果，通常需要进行实验测试。

实验测试主要包括以下步骤：搭建测试平台：根据需要搭建测试平台，包括信号源、功率放大器、接收机等；连接测试平台：将微带天线与测试平台连接，确保稳定的信号传输；调整阻抗匹配：根据实验结果，对天线的阻抗匹配进行微调，以获得最佳的性能；进行测试：在不同的频率、距离等条件下进行测试，收集数据并进行分析；结果分析与讨论：根据实验数据进行分析和讨论，评估微带天线的性能和阻抗匹配的效果。

微带天线展宽频带的方法研究的开题报告

微带天线展宽频带的方法研究的开题报告一、研究背景及意义随着通信技术的迅速发展，天线技术的研究越来越受到人们的重视。

微带天线以其轻便、结构简单、易于集成等优点，成为当今通信系统中使用最多的一种天线。

然而，微带天线频带窄，展宽频带是提高微带天线性能的重要手段。

因此，研究微带天线展宽频带的方法，对于提高无线通信系统的性能具有重要意义。

二、研究内容1.对微带天线展宽频带的方法进行综述，包括扩展微带天线反射面积、在微带天线上加入补偿结构、采用多重共振的方法、采用双极化技术等方法；2.通过仿真建立微带天线模型，针对一些常见的微带天线，采用这些方法进行展宽频带的研究，并对展宽效果进行比较分析；3.根据仿真结果，进一步进行实验验证，并对展宽效果进行评价和优化。

三、研究方法和技术路线1.资料收集：从学术论文、专著、网络资源等多个方面搜集和整理与微带天线展宽频带方法相关的研究资料；2.仿真研究：采用专业仿真软件如HFSS等，建立微带天线模型进行展宽频带的仿真研究；3.实验验证：设计并制作微带天线样机，通过实验验证仿真结果，并对展宽效果进行评价和优化；4.结果分析：将仿真和实验数据进行比较分析，确定最终的微带天线展宽频带方法。

四、预期研究结果和创新点1.整合和归纳微带天线展宽频带的方法，为业界提供可供参考的研究资料；2.采用多种方法对不同类型的微带天线进行展宽频带的仿真和实验研究，获得不同方法在不同类型微带天线上的效果；3.对研究结果进行比较分析，确定最优的微带天线展宽频带方法，为微带天线的应用提供技术保障；4.提高微带天线的性能，实现微带天线在通信系统中的更广泛应用。

五、研究难点微带天线频带窄，展宽频带是一项技术难点。

要实现频带的展宽，需要在保持天线性能的前提下增加天线反射面积、加入补偿结构、采用多重共振的方法、采用双极化技术等方法。

不同方法在不同类型的微带天线上的效果不尽相同，选择最佳的展宽方法是本研究的难点之一。

微带天线的分析和宽频带设计

1、采可以增加天线的带宽。这是因为多层结构可以提供更多的谐振腔体，从而产生更多的谐振频率点。此外，通过在各层之间添加适当的阻抗变换器，可以进一步扩展带宽。
2、采用多频带工作
通过设计多个独立谐振频率的微带天线，可以实现多频带工作。例如，可以采用多个贴片或多个地面结构来产生多个谐振频率。这种方法可以在不同频率范围内获得良好的辐射特性，从而实现宽频带工作。
3、采用可调谐谐振器
通过采用可调谐的材料或结构，可以改变微带天线的谐振频率。例如，可以采用压电材料或磁性材料来实现频率调谐。这种方法可以在不同频率范围内获得良好的辐射特性，从而实现宽频带工作。
4、采用超材料技术
通过采用超材料技术，可以设计出具有特殊电磁特性的微带天线。例如，可以采用超材料结构来增强天线的带宽或改变天线的辐射方向图。这种方法可以在不同频率范围内获得良好的辐射特性，从而实现宽频带工作。
一、宽频带微带天线的理论基础
微带天线的带宽主要受限于其辐射单元的尺寸和形状。为了提高微带天线的带宽，可以从以下几个方面进行考虑：
1、增加辐射单元的尺寸：辐射单元的尺寸增加可以有效地减小表面波的传播长度，从而扩展天线的带宽。然而，这也会导致天线的尺寸增大，因此在设计时需要权衡尺寸和带宽的关系。
二、微带天线的宽频带设计
宽频带设计是指通过调整天线的设计参数，使其在宽频率范围内保持稳定的性能。对于微带天线来说，宽频带设计是一项重要的挑战，因为微带天线的带宽通常很窄。
1、调整几何结构：通过改变导体片的形状和尺寸，可以影响微带天线的带宽。例如，可以增加导体片的面积或调整导体片的边缘曲线，以改变电流分布和辐射阻抗，从而增加带宽。
3、阻抗：天线的阻抗是指电流在天线中流动时遇到的电阻。阻抗与天线的辐射效率和稳定性密切相关。计算阻抗通常需要考虑天线的工作频率、形状和尺寸，以及周围环境的介电常数和磁导率等因素。

宽频带微带天线的设计

2000年6月宇航计测技术第20卷　第3期宽频带微带天线的设计α洪家才*　徐天东文　摘　频带窄严重制约微带天线的广泛应用。

在讨论微带天线频带展宽的基础上,研究多谐振方式展宽频带的方法。

采用时域有限差分法进行优化设计计算,给出了具体测试结果。

主题词　宽频带　微带天线　时域有限差分+　L 波段1　引　言微带天线由于其本身的特点(如具有结构简单、低剖面、小型化,可以与飞行器表面共形安装而不影响飞行器的空气动力性能和占用飞行器内舱空间,天线可以与微带电路(如放大器等)集成在一起,工业制造简单,价格低廉等优点),而广泛应用于测量和通讯各个领域。

但是对于微带天线来说,最严重的缺陷可能是单个贴片天线的带宽太窄,与振子天线、缝隙天线、波导开口喇叭天线等工作带宽一般在15%～50%相比。

微带单贴片的天线带宽只有百分之几,因此最近微带天线大量的研究是关于微带天线的频带展宽技术〔2,3〕。

2　分析计算图1　微带天线多级谐振展宽频带图微带天线的频带可以从以下三个方面的带宽来描述:阻抗带宽、方向图带宽和极化带宽。

一般来说阻抗带宽天线带宽的主要因素。

通过对微带天线的分析可以知道,要展宽微带天线的频带,可以采用以下几种方法:①增加微带介质的厚度;②降低微带介质的介电常数;③采用有耗介质;④对馈电电路采用宽带阻抗匹配(如阻抗匹配电路或采用开缝耦合对天线馈电);⑤采用多贴片谐振。

一般来说,前三种方法的效果比较不明显,而且第三种方法是以天线增益的降低为代价的;第四种方法需要设计宽带匹配电路,但电路结α收稿:2000-02-08*北京怀柔装备指挥技术学院,讲师,男,101416构复杂,制作难度比较大。

因此我们采用第五种方法,该方法是利用多贴片耦合的方式,使每个贴片天线的谐振中心频率各不相同、而各谐振带宽又相互交叉,使整个天线的总体带宽展宽,如图1所示,就象电路中采用多级放大器展宽频带的方法类似。

每个贴片均采用矩形结构,根据矩形结构微带天线的理论,单个矩形贴片微带天线的长度近似为1 2个波导波长,因此,单个贴片的谐振中心频率可以按下式计算f=cΚdΕr=qc2bΕr(1) 式中:c—光速;q—等效介电常数因子;b—贴片的长度。

Chapter5宽频带微带天线

通过加载技术提高天线增益
总结词
加载技术可以改变天线的阻抗和电流分布，从而提高其增益。
详细描述
加载技术包括在天线中添加电阻、电容或电感元件，以改变其阻抗和电流分布。这可以增加天线的辐射效率和增益，同时改善其阻抗匹配和带宽。
利用特殊材料改善天线效率
总结词
使用特殊材料可以改变天线的电磁波传播特性，从而提高其效率。
和分析。
矩形贴片天线通常由一个矩形金属贴片和一块接地平板组成，通过在金属贴片上施加适当的电压，
使其产生辐射。
矩形贴片天线的带宽可以通过改变贴片的长度、宽度和厚度进行调整，以实现所需的频带覆盖。
圆形贴片天线的设计
圆形贴片天线是一种特殊的微带天线形式，其结构类似于矩形贴片天线，但金属贴片呈圆形。
chapter5宽频带微带天线
contents
目录
• 引言 • 宽频带微带天线的基本原理 • 宽频带微带天线的结构与设计 • 宽频带微带天线的优化与改进 • 宽频带微带天线的挑战与展望
01
引言
天线的定义和重要性
定义
天线是一种用于发射和接收无线电波的设备，能够有效地将传输线上的导行波转换为自由空间的电磁波，或将自由空间的电磁波转换为传输线上的导行波。
圆形贴片天线具有较好的辐射特性和较宽的频带，适用于需要宽频带覆盖的应用场景。
圆形贴片天线的带宽可以通过改变贴片的半径和厚度进行调整，以实现所需的频带覆盖。
三角形贴片天线的设计
三角形贴片天线是一种较为少见的微带天线形式，其结构类似于矩形贴片天线，但金属贴片呈三
角形。
三角形贴片天线具有较好的方向性和较宽的频带，适用于需要定
向覆盖的应用场景。