展宽贴片天线频带的L型馈电方法的设计与分析
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。
本科毕业设计--l型探针馈电的微带天线仿真设计
L型探针馈电的微带天线仿真设计中文摘要近年来，随着移动通信系统业务的不断增加，通信设备不断朝着小型化方向发展，同时对天线体积，集成化及工作频段的要求也越来越高。
重量轻，剖面低，成本低和易于集成的微带天线，受到大家的广泛的关注。
目前微带天线的主要限制还在于天线的狭窄。
经过数十年的发展，很多研究学者提出了拓展微带贴片天线带宽的方法，其中采用L型探针馈电的方式得到了很多关注。
由于L 型探针垂直部分及水平部分和贴片之间产生感抗和容抗，两者相互作用产生谐振，使天线频带拓宽或者呈现多频带。
这使得L型探针馈电广泛应用于现代移动通信系统中。
本文介绍了微带天线的辐射原理及微波射频段电磁波的基本理论及L型探针馈电的微带天线。
文中依据理论分析以及数值计算相结合的方式设计出满足设计需要的微带天线并借助天线设计软件HFSS分析了L型探针水平段和竖直端长度对天线带宽的影响，在最后设计了一副进行仿真优化了的信号频段在3.2~4.4GHz的L型探针馈电的微带天线。
关键词：微带天线；容感性；L型探针馈电；HFSS仿真The design and Simulation of antenna with L-shaped probe feedAbsractIn recent years,with the increasing number of mobile communication system,communication equipment developed towards miniaturization direction constantly,and the antenna size,high integration and frequency requirements are also becoming more and more important.Light weight, with low profile,low cost and ease of integration has got widespread attention by all of us.The major limitations of microstrip antenna now is the bandwidth of the antenna. After decades of development,a lot of research scholars proposed method to expand the bandwidth of the microstrip patch antenna,which adopts the L-shaped probe feed get a lot of attention.Because vertical section and horizontal section of L-shaped probe create inductive reactance and capacitive reactance,and both of them interact to produce resonance, this makes the antenna has wide bandwidth or multiple frequency bands. This makes L-shaped probe feed is widely used in modern mobile communications system. This paper introduces the radiation principle of microstrip antenna and microwave radio frequency section of the basic theory of electromagnetic wave transmission and the antenna with L-shaped probe feed.Based on the basic theory of microstrip antenna analysis and numerical calculation design a microstrip antenna meet the design need,and analysis the effect of the size horizontal and vertical section of L-shaped probe on the antenna bandwidth with the aid of with simulation software HFSS.In the final,it designs a microstrip antenna with L-shaped probe feed which the transmission signal frequency band in 3.2~4.4 GHz.KEY WORD：Microstrip antenna；Should the emotion；L-shaped feed；HFSS simulation目录第一章绪论 (1)1.1 课题背景及研究意义 (1)1.2 微波天线的研究现状 (1)1.3Ansoft HFSS软件简介 (2)1.4 论文的主要工作 (3)第二章微带天线概述 (4)2.1 微带天线简介 (4)2.2 微带天线主要特性参量 (4)2.3 微带天线的辐射机理及馈电方式 (8)2.3.1微带天线的辐射机理 (8)2.3.2 微带天线的馈电方式 (9)2.4 微带天线的分析方法 (10)第三章L型探针馈电微带天线理论分析 (12)3.1L型探针馈电微带天线介绍 (12)3.2微带天线基本模型 (12)第四章L型探针馈电微带天线的仿真及结果分析 (15)4.1天线的设计指标 (15)4.2创建L型探针馈电微带天线模型 (15)4.2.1创建天线模型的基本步骤 (15)4.2.2创建完成的天线模型 (15)4.3天线模型仿真结果 (17)4.4L型探针馈电微带天线的优化设计及分析 (18)4.4.1L型探针馈电微带天线的优化分析 (18)4.4.2L型探针反馈微带天线的仿真结果分析 (22)第五章结论 (25)参考文献 (26)致谢 (28)第一章绪论1.1 课题背景及研究意义微带天线由于其重量轻、剖面低、成本低廉、设计较灵活，而且易和集成电路等电路相结合等优点得到了越来越广泛的应用，比如无线电通信、电视、广播、导航、雷达、电子对抗、射电天文、遥感等通信系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。
一种L型探针馈电的微带共形天线设计
一种L型探针馈电的微带共形天线设计【摘要】微带贴片天线以其剖面小、体积小、结构简单等优点在近年来得到了极大的发展，尤其是运用在机载共形天线上。
本文结合L型探针的馈电方式，并综合使用了加载短路探针的方法实现了天线剖面r=198mm，h=25mm的共形化设计，极大降低了天线尺寸、减小了剖面面积，使天线更好的与载体共形并节约载体空间。
【关键词】微带共形天线；L型探针馈电；短路探针加载0 引言共形天线作为机载天线的一种重要形式，必须具有体积小、剖面低、可探测性低、抗损伤性高等特点，因此能够用作共形天线的天线形式主要有各种微带和缝隙天线（也有其它形式但比较少）。
而缝隙天线主要是在平板、圆筒或圆柱等结构上直接开槽的一种天线形式，优点是结构简单，但同时也存在着频带窄，在大功率时容易击穿等缺点。
相比较起来则是微带天线作为共形天线更为常见。
微带天线是一种由薄介质基片，其上用金属沉积矩形、圆形或其他几何形状的辐射元，而背面贴以金属接地板的天线。
本文提出的L型探针的馈电方式，使这种微带天线具有结构紧凑、剖面低、辐射效率高、易与载体共形等优点。
1 设计原理1.1 L型馈电探针的原理该结构相当于空气介质基板的微带贴片天线。
天线辐射机理为[1]：L型探针的垂直部分产生感抗，水平部分和贴片之间产生容抗，两者相消产生谐振，使天线呈现宽频带或者多频带。
通过与同轴电缆相连，L型探针上将存在交变电场，电场方向为探针水平臂所指方向，交变电场将引起变化的磁场，磁场方向与电场方向垂直。
当磁力线垂直穿过贴片时，又将产生变化的电场。
这种变化的电磁场经过金属底板的反射后辐射出去。
1.2 微带天线小型化的技术1.2.1 辐射贴片开槽研究发现，对辐射贴片进行开槽，贴片表面电流的路径将发生弯曲，导致有效路径变长。
因此，在贴片几何尺寸保持不变的情况下，采用开槽贴片可以增大天线有效长度，降低天线的谐振频率，从而实现天线小型化。
不过，辐射贴片表面开槽也有相应的缺点。
一种容性馈电宽带微带天线的设计与分析
一种容性馈电宽带微带天线的设计与分析
郭戈;邵建兴
【期刊名称】《电讯技术》
【年(卷),期】2010(50)6
【摘要】通过使用容性馈电贴片、短路面和短路探针,设计并分析了一种宽带微带天线.该天线的相对带宽达到47.3% (S11＜-10 dB),频段覆盖1.6～2.59 GHz.工作频段内的3个谐振频率形成了足够大的带宽.仿真结果表明,容性馈电贴片对辐射贴片表面电流的耦合效应会影响天线的性能,通过调节短路探针的位置可以获得稳定的辐射方向图.该天线的工作频段和特性符合无线通信系统应用的要求.
【总页数】4页(P80-83)
【作者】郭戈;邵建兴
【作者单位】重庆邮电大学,光电工程学院,重庆,400065;重庆邮电大学,光电工程学院,重庆,400065
【正文语种】中文
【中图分类】TN82
【相关文献】
1.一种双“L”形探针馈电宽带微带天线 [J], 宋祖勋;韦杜娟;张朋
2.一种微带线馈电的宽带圆极化微带天线的设计 [J], 尚玉玺;刘运林;何之煜
3.反转容性探针馈电宽带圆极化微带天线的设计 [J], 张小燕;冯及时;赖声礼
4.一种L形探针馈电宽带微带天线设计 [J], 李贵栋;汤晓云;稂华清
5.一种面向导航应用的电容耦合四点馈电的宽带双层微带天线 [J], 王超;艾永强;张振杰;郑伟;杨文丽
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wifi贴片陶瓷天线应用指南(2011)
叠层片式天线应用指南1、介绍片式天线系列是基于ISM 频段2.4GHz 的应用，如蓝牙，家庭网络无线射频，中国移动多媒体广播等。
它们具有结构紧密、重量轻、嵌入式应用、合适的增益及带宽、全方位和低损耗等特点。
同时，它们可以进行通用的SMT 贴装。
众所周知，小尺寸的片式天线对于应用环境非常敏感，如同K 值和FR4板的厚度。
因此它们需要合适的由电感和电容组成的匹配电路，从而保证在一个良好的状态下工作。
这就意味着需要在最终产品方案上进行天线的匹配以获得最好的性能。
产品规格书上的性能(如下表)是在我司自己的测试板上测量的。
调整后，天线的中心频率会下降到2.45GHz 。
我们可以提供不同种类的天线，它们具有不同的尺寸及中心频率，因此客户可以根据自己产品基板的情况选择最合适的一款。
2、匹配电路&元件片式天线可以与成品的环境进行匹配，通常这个步骤需要用到以下的电容和电感。
*串联：用串联方式连接天线和反馈线 *并联：用并联方式连接天线和反馈线客户需要在放置天线前设置好π型电路，然后可以灵活地选择以下的电路类型。
型号 尺寸 (mm) 谐振频率 (GHz) 带宽 (MHz) 平均增益 (dBi) 增益(dBi)SLDA31 3.2×1.6×1.0 2.80 100 -0.5 0.5SLDA52 5.0×2.0×1.0 2.54 200 0.5 2.5 SLDA62 6.0×2.0×1.0 2.64 200 0.7 2.6SLDA72 7.2×2.0×1.0 2.86 250 1.0 2.7 SLDA81 8.0×1.0×1.0 3.01 200 2.0 0.5SLDA92 9.0×2.0×1.0 2.66 300 1.0 3.0 SLDA35050 35.0×5.0×1.0 0.65 50 --2.0dBi (710MHz).-7.0dBi (474MHz) 元件 描述 数值*Series C 0.5 ~ 10 pF Capacitor*Shunt C 33, 100 pF Series L 1.0 ~ 6nHInductor Shunt L 1.0 ~ 6nH布局举例：1# 2# 3＃如果PCB 板有足够的空够，建议使用布局1。
L型探针馈电宽频带微带贴片天线的设计
Design of L - Probe Feed Broadband Patch Antenna
YANG H ua
1 , 2
(1 . D alian M aritim e Un iversity , Dalian 116026 , Ch ina ; 2 . Q ingdao Ocean Sh ipp ing M ar iners College , Q ingdao 266071 , Ch ina) Abstract : In th is article , from trad itional m icrostip antenna, a broadband patch antenna based on the L probe fed is desig ned . It is suitab le for the 2nd and 3rd generat ions o f m ob ile comm un ic ation syste m. U sing An soft HFSS to si m ulates and analyses the structu re and perfor m ance of the designed an tenna . K eyw ord s : L - probe fee , broadband, patch antenna
16
,L =
c 2fr
r e e
=- 2 l 分别是基板的
式中 , h 是基板的厚度。 3 仿真结果 利用 A nsof t H FSS 软件对天线结构的主要参 数进行仿真, 经过数次优化后, 该宽频带微带贴片 天线的主要尺寸如表 1 所示 , 仿真的主要结果如 图 3 ~ 图 6 所示。
式中, C 是真空中的光速,
L型探针馈电的微带天线 开题报告
电子信息与电气工程系毕业设计（论文）开题报告学生：班级：论文题目L型探针馈电的微带天线仿真设计导师姓名可行性方案分析包括：研究背景、主要内容、设计方案、技术路线、关键问题、时间安排。
（见附页）参考文献[1]刘宏亮.基于弹载GPS的信号接收及弹道外推算法研究[D].南京理工大学，2012.[2]Zakir Ali ,Vinod Kumar Singh. E-Shaped Microstrip Antenna on Rogers Substrate for WLAN Applications[J].Computational Intelligence and Communication Systems,2011,3:342-345.[3]I.J鲍尔.P.布哈蒂亚.微带天线[M].北京：电子工业出版社，1984.[4]G. A. D schamps. icrostrip microwave antennas[M].USAF Symp. on Antennas,1953.[5](美)John D.Kraus著,章文勋译.天线[M].北京：电子工业出版社，2007.[6]李明洋.HFSS应用详解[M].北京：人民邮电出版社，2010.[7]阮成礼.超带宽理论与技术[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2006.[8]曹善勇.Ansoft HFSS磁场分析与应用实例[M].北京：中国水利水电出版社，2010.[9]JianXin Jia.Design of broadband circularly polarized high gainmicrostrip antenna with L-shaped probe feed[J].Microwave and Millimeter Wave Technology,2012,5:1-4.[10]林昌禄.天线工程手册[M].电子工业出版社，2002.开题小组及教研室意见开题小组签名：年月日注：可行性方案分析可另附面。
L型探针馈电宽频带微带贴片天线的设计
等 效 电路 图如 图 １ 所示 。它 相 当于空 气介 质基 板
微 带贴片 天线 ， 辐射 机 理为 ： 其 Ｌ型探 针 垂 直部 分
产生感抗 ， 水平部分 和贴 片之 间 产生容 抗 ， 两者 相
通微 带贴 片天线相对带 宽仅为 ０５ ～ ％ ）大 大 ．％ ３ ，
１ 引 言
微 带贴 片天线 文献标 识码 ： Ａ 足第 二代 、 三代移 动通 信 系统工 作频 带 的要求 ， 第 并 利用 Ａ ｓ￣公 司 的 Ｈ Ｓ 件对 天 线 的结 构 和 ｎｏ Ｆ Ｓ软
从 １５ ９ ３年 Ｇ Ａ． ｅｃａ ｐ ． Ｄ ｓｈｍ ｓ教授 提 出微 带 贴
片天 线 的概 念 以来 ， 特别 是 ２ 纪 ８ ０世 ０年 代 以
为 Ｌ型探 针 。先 将 泡 沫 塑料 板 裁 剪 至 合 适 尺 寸 ，
为辐射 贴 片 的 长 度 和 宽 度 ， 曲和 Ｈ 分 别 为
Ｒ ｇｒ Ｔ ｄ ｒｉ ８ ０与 聚苯 乙烯 泡沫塑 料板 的高 ｏｅ ／ ｕｏ ５ ８ Ｒ ｄ 度 ， 。 、 分 别为天线 三段微 带馈线 的宽度 。 、
塑料板 之 间加 入一 层 Ｒ ｇｒＲ ／ ｕｏ ８０介 质 ｏ ｅ Ｔ ｄ ｒｉ ５ ８ ｄ
和
枷
基板 。这样 ， 对天线 体 积影 响 不大 的情 况 下 ， 在 增 加 了基板 的等 效介 电 常数 和 基 板 的强 度 ， 其 受 使 外 界影响 产 生 的形 变 减 小 。第 二 ， 金 属 带 条 作 用
于用空 气作 为介 质 基 板 ， 实 际 上 这 种 结 构 无 法 但
实现 。本文设计 的微 带贴 片 天线 提 出两 点改 进 方
“L”形探针馈电的贴片天线[实用新型专利]
![“L”形探针馈电的贴片天线[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2402a5ddafaad1f34693daef5ef7ba0d4b736d54.png)
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]实用新型专利说明书[11]授权公告号CN 2374985Y [45]授权公告日2000年4月19日[21]ZL 专利号99211009.2[21]申请号99211009.2[22]申请日99.5.17[73]专利权人香港城市大学地址香港九龙达之路[72]设计人陆贵文 周雍 麦志伦 [74]专利代理机构隆天国际专利商标代理有限公司代理人郑特强 潘培坤[51]Int.CI 7H01Q 11/00权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页[54]实用新型名称“L”形探针馈电的贴片天线[57]摘要一种“L”形探针馈电的贴片天线,包括平行于接地板上方装置着的带状传输线以及与传输线相连接的“L”形馈电探针、N型或DIN型或SMA型同轴接头,其特征在于,“L”形探针水平弯折段上方,平行地装置着矩形贴片,二者保持的距离为s,矩形贴片与接地板间的垂直距离为H;“L”形探针垂直弯折段通过传输线连接到N型同轴接头内导体。
该结构制作简单,价格低廉,与传统的微带天线相比,在频宽与增益方面都有根本的改善,而且该结构也可用于圆极化辐射模式。
99211009.2权 利 要 求 书第1/1页 1.一种“L”形探针馈电的贴片天线，包括平行于接地板(1)上方装置着的带状传输线(4)以及与传输线相连接的“L”形馈电探针(2)、N 型或DIN型或SMA型同轴接头(5)，其特征在于，“L”形探针水平弯折段上方，平行地装置着矩形贴片(3)，二者保持的距离为s，矩形贴片(3)与接地板间的垂直距离为H；“L”形探针垂直弯折段通过传输线连接到同轴接头内导体。
2.按照权利要求1所述的贴片天线，其特征在于，该贴片天线结构可以是一个单元，也可多个单元并联，各单元矩形贴片间保持距离。
3.按照权利要求1所述的贴片天线，其特征在于，该贴片天线的材料可以用低廉的铝板及铜板。
4.按照权利要求1、2、3所述的贴片天线，其特征在于，对于2单元天线阵中各几何尺寸选择为尺寸代号 Wx Wy H L b 2R h t m n mm 70 62.5 20 28.5 3.4 1.5 5.5 2 6.3 6.399211009.2说 明 书第1/4页“L”形探针馈电的贴片天线本实用新型属于微波传输、微波天线技术领域，特别涉及到一种“L”形探针馈电的贴片天线。
《2024年新型级联馈电微带天线设计及应用》范文
《新型级联馈电微带天线设计及应用》篇一一、引言随着无线通信技术的飞速发展，微带天线因其轻便、低成本、易集成的优势，被广泛应用于各种无线通信系统中。
为了满足日益增长的通信需求，研究新型的微带天线设计成为了天线设计领域的重要课题。
本文提出了一种新型级联馈电微带天线设计，并通过仿真验证了其优越的性能。
二、新型级联馈电微带天线设计1. 设计原理新型级联馈电微带天线设计基于微带线与耦合馈电技术的结合，通过优化馈电网络和天线结构，实现了天线的级联馈电。
该设计利用多个微带天线单元的级联，提高了天线的增益和带宽，同时降低了天线的互耦效应。
2. 设计流程(1) 确定天线的工作频率和带宽要求；(2) 选择合适的介质基板和天线材料；(3) 设计微带线馈电网络，优化馈电点的位置和阻抗匹配；(4) 设计天线单元，包括辐射贴片、接地平面和馈电点的形状和尺寸；(5) 对天线进行仿真和优化，调整参数以获得最佳性能；(6) 制作实物并进行测试，验证仿真结果的正确性。
三、仿真与实验结果1. 仿真结果通过电磁仿真软件对新型级联馈电微带天线进行仿真，得到了天线的回波损耗、辐射方向图、增益等性能参数。
仿真结果表明，该天线具有较宽的工作带宽和较高的增益，同时具有较低的互耦效应。
2. 实验结果根据仿真结果，制作了实物天线并进行测试。
测试结果表明，该天线的性能与仿真结果基本一致，验证了设计的正确性和可行性。
四、应用与展望1. 应用领域新型级联馈电微带天线具有宽频带、高增益、低互耦等优点，可广泛应用于无线通信、雷达、遥感等领域。
例如，可用于移动通信基站的收发天线、卫星通信系统的天线等。
2. 展望未来随着无线通信技术的不断发展，对天线的性能要求也越来越高。
未来，新型级联馈电微带天线设计将继续优化，提高天线的增益和带宽，降低互耦效应，以适应更高频段和更大容量的无线通信需求。
同时，结合新材料、新工艺，实现天线的轻量化、低成本化，推动无线通信技术的发展。
多频带缝隙天线设计与研究
多频带缝隙天线设计与研究随着无线通信技术的快速发展，各种无线设备的应用越来越广泛，对天线性能的要求也越来越高。
多频带缝隙天线作为一种具有高性能、小尺寸和轻质量的天线，在无线通信领域具有广泛的应用前景。
本文将从多频带缝隙天线的设计与研究方面进行阐述，以期为相关领域的研究提供参考。
在过去的几十年中，多频带缝隙天线的研究取得了很多进展。
根据文献综述，多频带缝隙天线的实现方法主要包括以下几种：采用多个缝隙谐振器、利用耦合谐振器、采用频率选择表面等。
这些方法都能够实现多频带通信，但各自具有不同的优缺点。
针对现有研究的不足，本文提出了一个新的多频带缝隙天线设计方法。
该方法基于螺旋线缝隙谐振器，通过调整缝隙的形状和尺寸，实现多个频带的谐振。
与传统的缝隙天线相比，该设计具有更高的频带效率和更小的体积。
同时，通过采用新型的馈电结构，该设计还具有更低的交叉极化电平。
在研究方法中，我们首先根据传输线理论设计了螺旋线缝隙谐振器，并选择了合适的介质基板。
接着，采用电磁仿真软件对天线进行建模和仿真，通过调整缝隙的形状和尺寸，实现了天线的多频带谐振。
同时，我们还设计了新型的馈电结构，并对其性能进行了评估。
通过制作和测试，验证了该设计方法的有效性和可行性。
实验结果表明，我们所设计的多频带缝隙天线在多个频带上具有稳定的辐射性能和高增益。
与传统的缝隙天线相比，该设计具有更高的频带效率和更小的体积。
同时，采用新型的馈电结构，使得该天线的交叉极化电平较低，具有更好的极化纯度。
然而，该设计在高频段的性能受到一定限制，需要进一步改进和优化。
通过对实验结果的深入分析和讨论，我们发现多频带缝隙天线的性能受到多种因素的影响，如缝隙的形状和尺寸、介质基板的选型、馈电结构的设计等。
在未来的研究中，我们需要进一步探索这些因素对天线性能的影响规律，以实现更高性能的多频带缝隙天线设计。
我们还需要注意到多频带缝隙天线在应用中可能面临的问题。
例如，在某些特定的情况下，天线的性能可能会受到环境因素（如风、雨、地形等）的影响。
一种宽轴比带宽L频段圆极化贴片天线
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一种宽轴比带宽L频段圆极化贴片天线
作者：王海燕冯采丹
来源：《现代电子技术》2011年第07期
摘要：圆极化全向天线由于其自身的性能特点，在现代无线应用中越来越受到广泛的关注。
提出一种宽轴比带宽的L频段圆极化微波贴片天线，该天线有上下两个介质层，下层微带馈线耦合馈电，接地面蚀刻十字交叉缝隙以帮助实现圆极化和改善上层贴片的耦合度。
设计结果显示，该天线3dB轴比带宽可以达到3.5％(1.023～1.060GHz)，在有效带宽内天线增益高于5.68dBi，在中心频率点(1.04GHz)天线的前后瓣比高于20dB。
关键词：圆极化；微带天线；全向天线；轴比。
一种高增益高极化隔离的宽频带L探针馈电E形微带天线
效率。对提 出的天线进行仿 真设计及优化 ， 实现 了２ ． ９ ％的阻抗 带宽（ Ｓ ２ Ｖ ＷＲ≤２ ， 宽 内增益 不低 于 ）带
８５ Ｂｉ平 均 增 益 达 到 ９４ Ｂｉ平 均 交 叉极 化 隔 离度 达 到 － ４ Ｂ。 ．ｄ ， ．ｄ ， ６ｄ
关键词 ： 高增益 ； 高极化 隔离度 ； 宽频带 ； Ｌ探针馈 电； Ｅ形微 带天线
２ １ 年第 ３ ０１ 期
总 第 １５期ห้องสมุดไป่ตู้ １
通
信
对
抗
Ｎｏ ３ ０１ ． ２ １ Ｓ ｍ． ｌ ｕ １５
ＵＲＥＳ Ｃ０ＭＭ ＵＮＩ ＣＡＴ１ ０Ｎ Ｃ０ＵＮＴＥＲＭ ＥＡＳ
一
种高增益 高极化 隔离 的宽频带 Ｌ探 针 馈 电 Ｅ形 微 带天 线
王 玉峰 ， 传 ， 鑫超 龚 林
（． １ 中国电子科技集 团公司第三十六研究所 ， 浙江嘉兴 ３４ ３ ； １０ ３ ２ 江南计算技术研究所 ， ． 江苏无锡 ２４ ８ ） １０ ３
摘 要 ： 设计 了一种高增益 、 高极化隔 离度 、 宽频带的 Ｌ 针耦合馈 电 Ｅ形微 带天线。通过在矩形 探 贴片上加载两条平行窄缝 ， 变贴片表面电流分布 ， 改 形成 双峰谐振 回路特性 ， 以获得宽频带特性 ； 用 采 Ｌ形探针 对 Ｅ形贴片进行耦合馈 电， 避免 了普通探针馈 电引入 附加 电感的缺 陷， 而提 高天 线的辐射 从
ｐ ｏ ｏ ｅ ｎ ｅ ｎ ， ｈ ｅ ｔ ｅｂ ｎ ｗｉｔ （ Ｗ Ｒ ￣ ２ ｏ ９ ２ ｉ ａ ｈ ｅ ｅ ， ｉ ｅｇ ｉ ｔ ｈ ａ ｄ ｄ ｈ ｉ ｒ ｐ ｓｄ ａ ｔｎ ａ ｔ ｅｒ ｌ ｉ ａ ｄ ｄ ｈ ＶＳ ａｖ ＜ ） ｆ －％ ｓ ｃ ｉｖ ｄ ｗｈ ｌ ｔ ａ ａ ｅｂ ｎ ｗｉｔ ２ ｅｈ ｎ ｔ ｓ
一种宽轴比带宽L频段圆极化贴片天线
一种宽轴比带宽L频段圆极化贴片天线0 引言随着科学技术和社会的不断发展，对天线的性能要求也越来越高，在现代的无线应用系统，普通的线极化天线已很难满足人们的需求，圆极化天线的应用越来越广泛，其主要的特点体现在以下几个方面：(1)圆极化天线可接收任意极化的来波，且其辐射波也可由任意极化天线收到；(2)圆极化天线具有旋向正交性；(3)极化波入射到对称目标时旋向逆转，不同旋向的电磁波具有较大数值的极化隔离。
由于圆极化天线具有以上特点，因此，被广泛使用在通信、雷达、电子侦察与电子干扰等各个方面。
圆极化微带天线体积小、重量轻、剖面低，并且能与载体共形，除了在馈电点处要开出引线孔外，不破坏载体的机械结构，这对于高速飞行器特别有利。
圆极化天线的基本电参数是最大增益方向上的轴比，轴比不大于3 dB的带宽定义为天线的圆极化带宽。
轴比决定天线的极化效率，同时表征天线极化纯度的交叉极化鉴别率也可由轴比得出。
因此如何表现出好的轴比特性，是圆极化天线设计的难点。
本文提出一种L频段圆极化贴片天线的设计方案，仿真结果表明，该天线的轴比特性优异，显示了天线具有良好的性能。
1 设计方案1．1 设计思想为了改善辐射圆极化的性能，一般采用两点式馈电方式，两个馈电点在空间上呈90°角，使用相位差90°的同幅信号馈电。
可是这种馈电方式所需的功分电路占用了额外空间，增加了插入损耗，从而降低了天线性能。
采用单点馈电方式可以避免两点馈电形式带来的复杂电路要求和额外的插损。
本文提出一种单点馈电天线形式，该天线包含一个方形贴片，采用与贴片对角线平行的一条斜线馈电。
在天线接地面上蚀刻十字交叉缝隙，通过调整两缝隙的长度及长度差，可以使方形贴片出现两个邻近的正交模式频率，并且两频率的中心频点上两种模式相位差为90°，这样就能在中心频率点上激励圆极化场分布。
加缝隙可以实现圆极化、改善天线的耦合度和带宽，但缝隙的双向辐射同时也会增加反向散射，因此设计天线时缝隙的大小相当关键。
微带贴片天线概论
利用多层结构，在有限的体积内增加天线辐射单元的数量，从而提 高整体效率与增益。
应用电磁材料
采用具有高导电性和磁导率的电磁材料，增强天线的电磁波辐射和 聚焦能力。
如何减小天线的尺寸与重量
采线的物理尺寸。
采用折叠、旋转和多层结构设计
02
通过对天线结构进行折叠、旋转和多层堆叠，实现天线的小型
三角形微带贴片天线
三角形微带贴片天线是一种具有 特殊形状的微带贴片天线，其金 属贴片呈等边三角形或等腰三角
形。
三角形微带贴片天线具有较高的 增益和较宽的带宽，同时其结构
简单、易于制作。
三角形微带贴片天线在通信、雷 达、导航等领域具有一定的应用
价值。
其他形状的微带贴片天线
除了矩形、圆形和三角形微带 贴片天线外，还有许多其他形 状的微带贴片天线，如椭圆形、 八边形等。
如何提高天线的抗干扰能力与稳定性
加强天线屏蔽
通过增加金属屏蔽层，降低外部电磁干扰对天线 性能的影响。
应用噪声抑制技术
采用先进的信号处理技术，抑制天线接收到的噪 声干扰。
优化天线布局
合理布置天线位置，降低多天线之间的耦合效应， 提高整体抗干扰能力与稳定性。
谢谢观看
这些特殊形状的微带贴片天线 在某些特定场合具有一定的应 用优势，如提高增益、拓宽带 宽等。
然而，这些特殊形状的微带贴 片天线的制作难度较大，成本 较高，因此在实际应用中受到 一定限制。
03
微带贴片天线的设计与 优化
贴片的尺寸设计
贴片尺寸与波长关系
贴片的尺寸通常为工作波长的四分之 一或二分之一，以实现最佳辐射效果 。
化与轻量化。
应用新型制造工艺
03
采用先进的微纳制造工艺，实现天线的高精度制造，进一步减
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展宽贴片天线频带的Ｌ型馈电方法的设计与分析作者：罗志升王黎高晓蓉王泽勇赵全轲来源：《现代电子技术》2009年第01期摘要：微带天线其本身具有的固有带宽十分狭窄,很难应用于更多更广的领域中,所以对微带天线带宽展宽的研究具有十分重要的意义。
采用Ansoft公司的HFSS仿真软件仿真分析了L 型探针馈电方法的微带贴片天线,并且设计了一个中心频率为1 000 MHz的L形探针馈电方法的微带贴片天线,其绝对带宽为320 MHz,达到了中心频率的32％,辐射增益大约为9 dB。
其具有尺寸小,结构简单,超宽带的特征。
关键词：带宽；中心频率；L型探针馈电；微带贴片天线中图分类号：TN82 文献标识码：B文章编号：1004-373X(2009)01-070-04Design and Analysis of Bandwidth-enhancement Technique of L-probe-fed Patch AntennaLUO Zhisheng,WANG Li,GAO Xiaorong,WANG Zeyong,ZHAO Quanke(College of Sciences,Southwest Jiaotong University,Chengdu,610031,China)Abstract：Microstrip antennas have inherent extremely narrow band-width,it is very difficult to be applied in more domains.Thus the wide band-width research of microstrip antennas is of great significance to the application.In this paper,by using Ansoft Company′s simulation software HFSS,the simulation and analysis of L-probe-fed microstrip patch antenna are shown,and a 1 000 MHz center frequency L-probe-fed microstrip patch antenna is designed.Its absolute bandwidth is 320MHz,reaching 32% bandwidth of that at the center frequency.The radiation gain is about 9 dB,it is characterized by its small size,simplified structure and ultra-wide band.Keywords：band width;center frequency;L-probe-fed;microstrip patch antenna0 引言最近几十年微带天线的发展非常迅速,但微带天线其本身具有的固有带宽十分狭窄,很难应用于更多更广的领域中,所以对微带天线带宽展宽的研究具有十分重要的意义。
近来超宽带天线成了一个热门的话题,但是展宽贴片天线频带十分困难［1］。
在对天线进行设计时,既要实现天线的宽带化,又要限制天线的尺寸大小,而且还要满足天线的驻波、增益等指标,类似这样的天线设计问题是十分困难的。
如何协调好上述关系以获得最佳天线结构,则成为宽带天线设计的核心问题［2,3］。
该文讨论用L型探针方法来展宽贴片天线带宽的方法,仿真设计出了一个中心频率为1 000 MHz带宽为32％的L型探针馈电的贴片天线。
1 中心频率1 000 MHz的L型探针馈电天线的设计及仿真1.1 模型确定设计指标为中心频率为1 000 MHz,带宽为30％以上。
当频率等于1 000 MHz时,波长(单位：m)如下式所示：λ0＝cf＝3×1081 000×106＝0.3(1)εr＝1(即为空气或者泡沫基片),天线模型尺寸初步设计如下:L= 16.5 cm,W=14.5 cm,Lp=5.54 cm,D=1.06 cm,基片厚度2.58 cm,探针直径0.53 cm,如图1所示。
通过HFSS软件对其进行仿真设计,设计的仿真模型、俯视图、侧视图如图2~图4所示。
图1 天线的尺寸标示图2 天线的仿真模型在图1中,L表示为贴片的长度,W为贴片的宽度,LP为探针的左端到右端的距离,D为探针左端到贴片的距离,模型基片厚度固定为2.58 cm。
图3 天线仿真模型俯视图图4 天线仿真模型侧视图1.2 仿真调试对上述仿真模型进行仿真,得到的仿真结果如图5所示。
图5 驻波比曲线图(一)图5为在模型尺寸：L＝16.5 cm,W=14.5 cm,Lp=5.54 cm,D=1.06 cm,t=2.58 cm下得到的驻波比曲线图,此时的带宽只有7.5%左右,且中心频点离1 000 MHz漂移也有点大,结果与设计指标相差甚多。
为了得到设计指标结果,调整参数,首先调整贴片的大小来增加贴片天线的带宽,然后再调整贴片与探针的相对位置来满足频点指标,于是将贴片尺寸进行缩小,尺寸如下:长L为16.5 cm,宽W为12.5 cm,其余参数均不改变,对其再进行仿真分析,得到的驻波比图如图6所示。
可见,此时尺寸为L＝16.5 cm,W=12.5 cm,Lp=5.54 cm,D=1.06 cm,t=2.58 cm时带宽增加为14.4%,中心频点为860 MHz,明显比一开始设计参数的贴片有了改进,但是离设计指标还是相差很多,对其贴片尺寸再进行调节：长为16.5 cm,宽为11.5 cm,进行仿真分析,得到的驻波比曲线图如图7所示。
图6 驻波比曲线图（二）图7 驻波比曲线图（三）由图7可见,带宽有了很大的增加,此时模型尺寸为：L＝16.5 cm,W=11.5 cm,Lp=5.54cm,D=1.06 cm,t=2.58 cm。
带宽为25％,且中心频点也在 1 000 MHz附近,由于带宽还是未达到30%以上,所以对其再进行改进,贴片尺寸改为：长为15 cm,宽为 11 cm,得出驻波比曲线图如图8所示。
图8 驻波比曲线图（四）由图8可知,在L＝15 cm,W=11 cm,Lp= 5.54 cm,D=1.06 cm,t=2.58 cm的尺寸下,带宽已经有了很大的改进,此时的带宽为30%左右,且中心频点在1 000 MHz附近,为了进一步达到目标,依照以前的思路,对贴片的尺寸进一步调整：长为15 cm,宽为 10.5 cm,于是可以得到驻波比曲线图如图9所示。
此时可以看出,在模型尺寸为:L＝15 cm,W=10.5 cm,Lp=5.54 cm,D=1.06 cm,t=2.58 cm时,驻波比在2以下的频率范围为0.91~1.23 GHz,其绝对带宽为0.32 GHz,相对带宽已经达到32％,而且中心频点为1 000 MHz,已经达到最初给出的设计指标,为了进一步得到更好的结果,于是对其尺寸再进行改变,且对其探针长度、探针的设计及其基片厚度进行改变,发现再改变反而驻波比明显下降,且其余结果也会变得不理想,所以这就是得到的最佳结果,且此时的贴片的长度也满足由下式：(2)计算得到的谐振长度［4］。
图9 驻波比曲线图（五）1.3 最终结果表示通过以上的仿真调试可以看出图9正是要得到的驻波比曲线图。
表1给出了得到图9的设计的尺寸；表2列出了从图9中得出的天线的中心频率、绝对带宽、相对带宽及增益的值。
表1 天线设计尺寸天线的设计尺寸尺寸大小 /cm贴片长度L15贴片宽度W10.5探针长度Lp5.54基片厚度t2.58探针直径D0.53接地板尺寸30×34表2 天线的参数值天线参数参数值中心频率1 000 MHz绝对带宽320 MHz带宽(相对带宽)32%增益9 dB通过HFSS软件也可以得到在表1尺寸下的S 11参数图、φ=0°辐射方向图、φ=90°辐射方向图及天线增益3D模型图,分别如图10~图13所示。
其余参数图从图10可以看出,S参数在-10 dB以下的是从0.92~1.23 GHz,可知其绝对带宽为0.31 GHz,其相对带宽为30％以上,基本和由驻波比得到的带宽符合。
图10 S 11参数图图11 φ=0°辐射方向图图12 φ=90°辐射方向图图13 天线增益3D模型图由图10~图13可知,最终得到的L型探针馈电方式贴片天线其带宽为32％,增益大约在 9 dB的水平。
影响贴片天线的带宽和中心频率的因数有：贴片的尺寸大小,基片的厚度,贴片与L 型探针的相对位置,L探针的长度,馈电点位置也有影响［5,6］,具体来说,贴片的长度L由式(2)可以计算得出,对其长度L及其宽度W进行调节及基片厚度的改变会改变贴片天线的带宽及其中心频点,L探针长度的改变及馈电点的位置也会影响带宽但对中心频点的影响很小,这就会有一个最佳尺寸［7,8］,且从以上可以看出最初的设计尺寸未能达到指标要求。
为了达到设计目标,对贴片尺寸进行了重点调节,其余的影响参数只是对其进行了很小的修改,而且达到设计要求后,对其他影响参数也进行了微调,由此得出了上文中的规律和结论。
2 结语介绍了L型探针馈电方式的展宽频带方法。
以前,人们在微带贴片天线的频带展宽方面常采用多层结构,虽展宽了频带但使天线的结构复杂化,有悖于宽带的微带贴片天线逐渐向小型化、结构简单的发展方向［9,10］。
探讨了贴片天线中的设计尺寸参数的变化对仿真结果的影响,主要通过对贴片尺寸的调节、基片厚度的调整；L探针长度的调节,可以对贴片天线仿真模型的中心频率和驻波比进行调节,最终仿真设计出了带宽>30%的超宽带微带贴片天线,具有尺寸小、结构简单、超宽带的特征。
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