矩形微带天线的馈电点的位置z和馈线的宽度的计算公式
微波通信工程常用公式
微波通信工程常用公式
①抛物面天线增益
G= =20logf(GHZ)+20logD(m)+20.4+10log η dB
其中f 为频率，D 为天线口径，η 为天线效率，一般为50-60%
② 抛物面天线的半功率角
其中λ是波长，D
③ 自由空间的损耗
其中f 为工作频率，d 为站间距
④ 馈线损耗
对7/8GHZ 频段，椭圆馈线损耗一般为：
6dB/100m
对13GHZ 频段，软波导损耗为：0.59dB/m
对15GHZ 频段，软波导损耗为：0.99dB/m
对2GHZ 频段，馈线损耗为
LDF4P-50A(1/2”)11.3dB/100m
LDF5P-50A(7/8”)6.46dB/100m
⑤ 收信电平
设备入口收信电平为:
其中P O 为发端设备的出口发信功率，G T ,G R 为发，收端天线增益，L K1,L K2 为两端馈线损耗，L S 为自由空间损耗
⑥ 雨雾损耗
在10GHZ 以上频段，中继间隔主要受降雨损耗的限制，如对13GHZ 以上频段，100mm/小时的降雨会引起5dB/km 的损耗，所以在13GHZ ，15GHZ 频段，一般最大中继距离在10km 左右
P P G G L L L r T R k k s
=++---012
⑦ 余隙的计算
地球凸起高度：
其中K 为大气折射因子，余隙得大于一阶费涅尔半径。
路径余隙的计算公式如下：
一般情况余隙都要保证一个一阶费涅尔半径(7/8GHZ) h。
微带天线q值 带宽的计算公式
微带天线q值带宽的计算公式
微带天线的Q值和带宽是设计和优化微带天线的关键参数之一。
Q值表示微带天线在某个频率处的无功损耗与有功辐射功率之比，而带宽则是微带天线在频率范围内具有一定的工作性能，如增益、阻抗匹配等。
因此，对微带天线的Q值和带宽进行准确的计算非常重要。
以下是微带天线Q值和带宽的计算公式：
1. Q值的计算公式：
Q = f0 / Δf
其中，f0为微带天线的谐振频率，Δf为微带天线的谐振频率下降至其最大值的两个相邻频率之差。
Q值越大，微带天线的无功损耗就越小，能够提高微带天线的性能。
2. 带宽的计算公式：
BW = f2 - f1
其中，f1和f2分别为微带天线在工作频段内的下限频率和上限频率。
带宽越宽，微带天线的工作频段就越广泛，能够适应更多的应用场景。
需要注意的是，以上计算公式只适用于较简单的微带天线结构，对于复杂的微带天线结构，需要借助仿真软件进行更准确的计算和优化。
- 1 -。
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。
矩形微带天线
一.微带天线简介微带天线的概念首先是有Deschaps于1953年提出来的，经过20年左右的发展，Munson和Howell于20世纪70年代初期造出了实际的微带天线。
微带天线由于具有质量轻、体积小，易于制造等优点，现今已经广泛应用于个人无线通信中。
上图是一个简单的微带贴片天线的结构，由辐射元、介质层和参考地三部分组成。
与天线性能相关的参数包括辐射元的长度L、辐射元的宽度W、介质层的厚度h、介质的相对介点常数ε和损耗正切tanδ、介质的长度LG和宽度WG。
图中所示的天线是采用微带线来馈电的，本次我要设计的矩形微带贴片天线采用的是同轴线馈电，也就是将同轴线接头的内芯线穿过参考地和介质层与辐射元相连接。
对于矩形贴片微带天线，理论分析时采用传输线模型来分析其性能。
矩形贴片微带天线的工作模式是TM 10模，意味着电场在长度L 方向上有λg /2的改变，而在宽度W 方向上保持不变，如图所示，在长度方向上可以看成有两个终端开路的缝隙辐射出电磁能量，在宽度方向的边缘由于终端开路，所以电压值最大电流值最小。
从图中可以看出微带线边缘的电场可以分解成垂直参考地的分量和平行于参考地的分量两部分，两个边缘的垂直电场分量大小相等、方向相反，平行电场分量大小相等、方向相反；因此，远区辐射电场垂直分量相互抵消，辐射电场平行于天线表面。
假设矩形贴片的有效长度设为L e ，则有L e =λg /2式中，λg 表示导波波长，有λg =λ0/ε式中，λ0表示自由空间波长；εe 表示有效介电常数，且εe =21)121(2121-+-++w h εε式中，εr 表示介质的相对介电常数；h 表示介质厚度；w 表示微带贴片的宽度。
因此，可计算出矩形贴片的实际长度L ，有L=L e -2ΔL=λ0/e ε-2ΔL=2102-ef c εΔL 式中，c 表示真空中的光速；f 0表示天线的工作频率；ΔL 表示等效的辐射缝隙的长度，且有ΔL=0.412h()()()()8.0264.0258.03.0++-+h W h W εε 矩形贴片的宽度W 可以由下式计算，W=212102-⎪⎭⎫ ⎝⎛+εf c对于同轴线馈电的微带贴片天线，在确定了贴片长度L 和宽度W 之后，还需要确定同轴线馈点的位置，馈点的位置会影响天线的输入阻抗。
矩形微带天线
一.微带天线简介微带天线的概念首先是有Deschaps于1953年提出来的，经过20年左右的发展，Munson和Howell于20世纪70年代初期造出了实际的微带天线。
微带天线由于具有质量轻、体积小，易于制造等优点，现今已经广泛应用于个人无线通信中。
上图是一个简单的微带贴片天线的结构，由辐射元、介质层和参考地三部分组成。
与天线性能相关的参数包括辐射元的长度L、辐射元的宽度W、介质层的厚度h、介质的相对介点常数ε和损耗正切tanδ、介质的长度LG和宽度WG。
图中所示的天线是采用微带线来馈电的，本次我要设计的矩形微带贴片天线采用的是同轴线馈电，也就是将同轴线接头的内芯线穿过参考地和介质层与辐射元相连接。
对于矩形贴片微带天线，理论分析时采用传输线模型来分析其性能。
矩形贴片微带天线的工作模式是TM10模，意味着电场在长度L方向上有λg/2的改变，而在宽度W方向上保持不变，如图所示，在长度方向上可以看成有两个终端开路的缝隙辐射出电磁能量，在宽度方向的边缘由于终端开路，所以电压值最大电流值最小。
从图中可以看出微带线边缘的电场可以分解成垂直参考地的分量和平行于参考地的分量两部分，两个边缘的垂直电场分量大小相等、方向相反，平行电场分量大小相等、方向相反；因此，远区辐射电场垂直分量相互抵消，辐射电场平行于天线表面。
假设矩形贴片的有效长度设为L e ，则有L e =λg /2式中，λg 表示导波波长，有λg =λ0/ε 式中，λ0表示自由空间波长；εe 表示有效介电常数，且εe =21)121(2121-+-++w h εε式中，εr 表示介质的相对介电常数；h 表示介质厚度；w 表示微带贴片的宽度。
因此，可计算出矩形贴片的实际长度L ，有L=L e -2ΔL=λ0/e ε-2ΔL=2102-e f c εΔL 式中，c 表示真空中的光速；f 0表示天线的工作频率；ΔL 表示等效的辐射缝隙的长度，且有ΔL=0.412h ()()()()8.0264.0258.03.0++-+h W h W εε 矩形贴片的宽度W 可以由下式计算，W=212102-⎪⎭⎫ ⎝⎛+εf c对于同轴线馈电的微带贴片天线，在确定了贴片长度L 和宽度W 之后，还需要确定同轴线馈点的位置，馈点的位置会影响天线的输入阻抗。
同轴馈电矩形微带天线设计与分析2
同轴馈电矩形微带天线设计与分析摘要：本文使用HFSS软件，设计了一种具有损耗低、稳定性好的同轴馈电矩形微带天线。
该新型C波段微带天线射频频率2、45GHz，输入阻抗50Ω，利用矩形同轴线馈电(RCL)结构网络和微带天线子矩阵的基本原理和设计方法，运用HFSS对该天线进行仿真、优化，最终得到最佳性能，达到了频段范围内S11小于XXX，尺寸XXX，方向性XXX，达到XXX的设计要求。
关键词：HFSS，微带线，天线请在摘要中写明该天线的性能，点明创新性或所做的工作重点。
1、前言在1953年Deschaps提出微带天线的理论，经过20年多的发展，Munson和Howell于20世纪70年代初期制造了实际的微带天线。
传统的手工计算设计天线采用的是尝试法，设计和研发周期长，费用高。
随着计算水平的提高，可以采用成熟的电磁仿真软件设计。
微带天线结构简单,体积小,能与载体共形，能和有源器件、电路等集成为统一的整体，具有体积小、重量轻、低剖面、易于集成和制造等点，在卫星通信、卫星定位系统等多个领域获得了广泛应用。
已被大量应用于100MHz～100GHz宽频域上的无线电设备中, 特别是在飞行器和地面便携式设备中得到了广泛应用。
微带天线的特征是: 比通常的微波天线有更多的物理参数, 可以有任意的几何形状和尺寸；能够提供50Ω输入阻抗,不需要匹配电路或变换器；比较容易精确制造, 可重复性较好；可通过耦合馈电, 天线和RF电路不需要物理连接；较易将发射和接收信号频段分开；辐射方向图具有各向同性。
设计的圆极化微带天线具有较宽的频带或者是双频堆叠结构且采用同轴线馈电，一般天线厚度尺寸较大，因此馈电同轴长加大，导电感抗加大，天线的性能随之恶化。
通常，单层厚天线采用L形或T形同轴探针馈电；对于双层厚天线，通过在层间增加空气层以改善天线的驻波特性J。
这两种结构给天线的制造带来了困难，前者需要在介质层内增加金属片来实现T形或L形探针馈电，制作不便，增加了制造代价；后者需要在两层天线中间添加空气层，由于空气层厚度对天线性能影响突出，厚度不易控制，因此也不是好的选择，而同轴馈电矩形微带电线成为了性能良好的天线选择之一。
矩形微带天线设计
矩形微带天线设计1、 技术参数：中心频率2.45GHz ，带宽60MHz 全向微带天线2、 参数计算： 1） 选择介质基片选择陶瓷基片εr ＝9.8，厚度h=1.27mm ，1.27mm 的基片有较高的天线效率，较宽 的带宽以及较高的增益。
2） 计算贴片宽度（1）通过公式（1）算出贴片宽度为w=0.02635m=26.35mm3） 计算贴片长度求得 8.9 ， =0.543mm ，L=19.44mm4） 馈电点的计算w=26.35mm 122.45mmG r =20901⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛λw =5.145×10-4β=153 cos 2(βz)=()z Y G2in = 5.145×10-2βz= cos -1(21045.15-⨯)=1.342求得：z=0.00877m=8.77mm 5）馈线的宽度和长度采用ADS 中的linecalc 工具来计算馈线的宽度和长度，计算结果为： 馈线的宽度应为：1.21mm ，长度应为：1.32mm 3、 建模及仿真 1） 建模在ADS 中建立矩形天线的模型2)仿真及结果分析Frequency M a g . [d B ]S11FrequencyP h a s e [d e g ]S11由上图可见，理论上的计算结果与实际的符合还是相当不错的，中心频率大约在2.45GHz 左右只是中心频率处反射系数S11还比较大，从而匹配不理想，在2.45GHz 处，m1距离圆图上的坐标原点还有相当的距离。
在2.45GHz 下的输入阻抗是：Z0*（0.147-j0.517）＝7.35－j25.85。
还需要对初始的设计图进行匹配优化设计工作，使其达到完全的匹配。
下图是天线总的2D 方向辐射图。
3）进行阻抗匹配为了进一步减小反射系数，达到较理想的匹配，并且使中心频率更加精确，可以在Schmatic 中进行匹配。
天线在3GHz 下的输入阻抗是：Z0*（0.147-j0.517）＝7.35－j25.85，这可以等效为一个电阻和电容的串连。
微带贴片天线计算公式
微带贴片天线计算公式
微带贴片天线是一种常用的天线类型，在无线通信领域应用广泛。
它小巧轻便、易于制作和安装，具有较高的辐射效率和较好的方向性。
本文将介绍微带贴片天线的计算公式和一些相关知识。
我们需要了解微带贴片天线的基本结构。
它由一个金属贴片和一个地板构成，其中贴片是天线的辐射元件，地板则起到反射和支撑的作用。
贴片的形状和尺寸对天线的性能有很大影响，因此在设计微带贴片天线时，需要根据具体的应用需求选择合适的尺寸和形状。
对于常见的矩形微带贴片天线而言，其共振频率可以通过以下公式进行计算：
f = c / (2 * (L + Lr) * (W + Wr) * sqrt(εr))
其中，f为共振频率，c为光速，L和W分别为贴片的长度和宽度，Lr和Wr为贴片与地板之间的边缘长度补偿，εr为介电常数。
微带贴片天线的辐射功率也可以通过以下公式进行估算：
P_rad = (η * P_in * G) / (4 * π * R^2)
其中，P_rad为辐射功率，η为辐射效率，P_in为输入功率，G为天线的增益，R为接收点到天线的距离。
除了共振频率和辐射功率，还可以通过其他公式计算微带贴片天线
的输入阻抗、驻波比等参数。
不同类型的微带贴片天线可能有不同的计算公式，具体的设计方法和公式可以参考相关文献和专业书籍。
微带贴片天线的计算公式是设计和优化天线的基础，通过合理选择参数和使用适当的公式，可以得到性能良好的微带贴片天线。
希望本文能够帮助读者更好地理解和应用微带贴片天线技术。
设计1：侧馈矩形微带天线
到最佳性能。下面计算最佳性能时天线的各项性能参数。
x m
y
m
2.45GHz
-34.64dB
二、HFSS仿真设计：11、查看最终天线的性能
从报告的归一化阻抗 RX和驻波比VSWR可 以看到天线已经达到 了很好的匹配状态。
m
Name
m
Freq
2.45GHz
mag
0.018
Ang
100.7
RX
0.994+j0.036
实验表明沿辐射元各边向外延伸10就可以了测试显示辐射口径场集中在辐射边附近很小的区域介质板过多对外延伸对这种场没有明显影响侧馈时基片宽度同上长度要考虑馈线和匹配电路的配置而定患者往往在进食后不久突然发生呕吐一般无明显恶心呕吐不费力呕吐量不多且不影响食欲和食量常边呕边进食因此多数无明显营养障碍
设计一：侧馈矩形微带天线设计
其中
Yin
2G G B 1, 1 2 Y Y T0 T0 cos ( z )
1 YT 0 ZT 0
Z为馈电点到天线边缘拐点处的距离，β是介质 中的相位常数
一、设计步骤：2、阻抗匹配
cos 2 ( z ) Z L Zin 2G
变量名称
L W LM WM LF WF H LG WG
变量值（mm）
30.21 37.26 17.45 1.16 15 2.98 1.6 1.5*L0+L1+L2 2*W0
介质基片
长度 宽度
二、HFSS仿真设计：2、定义设计变量
二、HFSS仿真设计：3、设计建模
介质基片的宽度取辐射贴片宽度的2倍，长度取1.5倍辐 射贴片长度、1/4波长阻抗转换器与50欧姆微带线的长度之和
天线公式总结
天线公式总结天线公式是无线通信领域中的重要概念，用于计算天线的增益和辐射功率。
它是工程中常用的基本公式之一，对于理解和设计无线通信系统至关重要。
天线公式的基本形式是：G = (4πA)/λ²，其中G表示天线的增益，A表示天线的有效面积，λ表示天线接收或发射的波长。
这个公式可以用来计算天线的增益以及与天线相关的参数，例如辐射功率和接收灵敏度。
天线的增益是指天线辐射或接收信号的能力，高增益的天线可以提高信号的传输距离和质量。
通过天线公式，我们可以根据天线的物理参数来计算天线的增益，从而选择最适合特定应用的天线。
天线公式中的有效面积是指天线所能接收或辐射信号的面积。
天线的有效面积与天线的物理尺寸和形状有关，可以通过天线公式来计算。
这个参数对于天线的性能评估和系统设计非常重要。
天线公式还可以用来计算天线的辐射功率。
辐射功率是指天线向空间辐射的信号功率，它与天线的增益和输入功率有关。
通过天线公式，我们可以根据天线的增益和输入功率来计算辐射功率，从而评估天线的辐射性能。
除了上述基本形式的天线公式，还有一些衍生的公式可以用来计算其他与天线相关的参数。
例如，根据天线公式可以推导出天线的方向图，用于描述天线辐射或接收信号的方向性。
方向图可以帮助我们了解天线的辐射模式，从而选择合适的天线方向和位置。
在无线通信系统设计中，天线公式的应用非常广泛。
通过使用天线公式，工程师可以计算天线的增益、辐射功率和接收灵敏度等参数，从而优化系统的性能和覆盖范围。
天线公式也可以用来比较不同天线的性能，选择最佳的天线方案。
天线公式是无线通信系统设计中不可或缺的工具。
它可以帮助工程师计算天线的增益、辐射功率和接收灵敏度等重要参数，从而优化系统性能和覆盖范围。
通过合理应用天线公式，我们可以设计出高效、可靠的无线通信系统。
微带线宽度计算公式
微带线宽度计算公式微带线是一种常见的传输线结构，广泛应用于微波和射频领域。
在设计微带线时，我们需要考虑线宽对其性能的影响。
本文将介绍微带线宽度计算公式以及其在微波工程中的应用。
微带线的宽度是指传输线上金属片的宽度，它对微带线的特性阻抗和传输损耗有重要影响。
在微波工程中，我们常常需要根据特定的阻抗要求来确定微带线的宽度。
微带线宽度计算公式可以通过一些经验公式来得到，其中最常用的是经典的微带线宽度计算公式，即:W = （2 * h * Z0 / εeff）^0.5其中，W是微带线的宽度，h是微带线的介质厚度，Z0是微带线的特性阻抗，εeff是微带线的有效介电常数。
微带线的特性阻抗是指微带线上电磁波传输的阻抗，它是微带线设计中的一个重要参数。
特性阻抗可以通过微带线的宽度和介电常数来计算。
一般来说，微带线的特性阻抗可以通过经验公式或者电磁仿真软件进行计算。
微带线的有效介电常数是指微带线上电磁波的传播速度与自由空间中的光速之比。
微带线的有效介电常数可以通过微带线的介质材料的介电常数和宽度来计算。
一般来说，微带线的有效介电常数可以通过经验公式或者电磁仿真软件进行计算。
微带线宽度的计算公式可以帮助我们快速的确定微带线的宽度，从而满足设计要求。
在实际应用中，我们需要根据具体的设计要求和参数来选择合适的微带线宽度。
同时，我们还需要考虑微带线的制作工艺和成本因素。
微带线宽度的计算公式在微波工程中有着广泛的应用。
它可以帮助工程师快速、准确地设计微带线，满足特定的设计要求。
通过合理选择微带线的宽度，我们可以实现良好的阻抗匹配和传输性能。
在微波工程中，微带线宽度的计算公式是设计师的重要工具之一。
通过合理应用这一公式，我们可以高效地设计微带线，减少设计周期，提高设计质量。
微带线宽度的计算公式是微波工程中不可或缺的工具之一。
它可以帮助设计师快速、准确地设计微带线，满足特定的设计要求。
通过合理选择微带线的宽度，我们可以实现良好的阻抗匹配和传输性能，提高微波系统的性能和可靠性。
板载天线频率计算公式
板载天线频率计算公式
在物联网应用领域中，无线通信技术被广泛采用，而天线作为一种重要的无线通信元器件，其性能的好坏直接关系到无线通信的稳定性和信号强度，因此在设计天线时需要考虑各方面因素，其中之一就是频率的计算。
板载天线频率是指天线自身内部振动所达到的频率，也是天线所能接收和发送信号的频率范围，频率的计算需要考虑天线的结构和材料等多种因素，下面介绍其中一种常用的计算公式。
对于平面矩形天线，其频率计算公式为：f = c / (2 × (a + b) × √ε_r)
其中，a表示天线的长度，b表示天线的宽度，c表示光速，ε_r 表示天线的相对介电常数。
该公式主要根据天线的结构和材料等要素进行计算，因此在使用前需要明确天线的相关参数，如长度、宽度、材料的介电常数等，这些参数可以通过测量实验或仿真计算得出。
在使用该公式进行计算时，需要注意以下几点：
1. 如果天线有多个分支，需要对各个分支的长度、宽度等参数进行计算，并将结果进行合并。
2. 在使用实验方法获得天线参数时，需要注意测量误差的存在，因此需要进行多次测量并取平均值，以提高计算的准确性。
3. 如果天线已经确定了工作频率范围，可以根据其上下限确定合适的天线尺寸，以保证天线在所需频率范围内能够正常工作。
总之，天线频率的计算是天线设计中的重要环节，需根据天线的实际情况进行计算，并结合实验和仿真等方法进行验证和优化，以保证天线的性能和工作稳定性。
【2019年整理】矩形微带贴片天线
矩形微带贴片天线
一、天线构造
接地平面大小 2cm×2cm，衬底大小××，贴片大小×。
接地平
面与衬底都采纳电导率有限的资料（σ在 HFSS软件中已定
义），衬底采纳εr=2.65 的资料。
天线正顶用半径 0.05cm ，长
度 0.08cm 的铜线穿过衬底连结贴片
和接地平面。
在接地平面正中再开一个半径为0.1cm 的圆孔作为入射波端口，计算电压的积分线沿绿色轴即x 轴方向。
以下图所示。
二、天线远场辐射方向图
天线工作在 12GHz 频次下。
Φ=0 °时的子午面方向图。
Φ=90 °时的子午面方向图。
Θ=60 °时的水平面方向图。
Θ=90 °时的水平方向图。
Θ=120 °时的水平方向图。
三、天线参数
Peak Directivity=4.9624 ，
Peak Gain=5.6474 ，
Radiated Power= 2.75368e-007W ，
Accepted Power= 2.41965e-007W ，
Incident Power=1W ，。
四、问题。
微带天线
验
报
告
1、天线原理
矩形贴片的长度有效长度等于/2,其中表示导波波长，有 式中，表示自由空间波长；表示有效介电常数，有 式中，表示介质的相对常数，表示介质层的厚度，表示贴片的宽度。 由此，由此可计算出矩形贴片的实际长度,即 式中，为真空中的光速；为天线的工作频率；为等效辐射缝隙的宽度， 且有 矩形贴片的宽度可以由下式计算， 对于同轴线馈电的微带天线，在确定了贴片的长度和宽度之后，还需要 确定同轴线馈电的位置，馈点位置影响输入阻抗。对于模式，在方向上 馈点位置一般取在中心点，即 在方向上电场有的改变，因此从的中心点到两侧，阻抗逐渐变大，给天 线输入阻抗为，方向上馈点位置可以由下式计算， 式中， 在上述计算中，都是基于参考面为无限大的平面，然而设计中，参考地
是有限面积的，实验表明，当参考地面比微带贴片大出的距离时，计算 结果就可以达到足够精确，因此设计中参考地的长度和宽度只需满足以 下两式即可，即
以上信息，为查阅到的资料，在此设计中，其中心频率为2.45GHz， 选用的介质板材相对介电常数为6.15，介质板的厚度为0.64mm，根据以 上的公式来计算微带天线的尺寸，包括贴片的长度L和宽度W，同轴线 馈点的位置坐标，以及参考地的长度和参考地的宽度。
2、计算要求天线尺寸
在得到以上参考公式后，独立编写软件程序，计算出矩形贴片的宽度 W,长度L,参考地的长度,参考地的宽度,馈线点位置的坐标。 将，代入以上推导公式可得，即 1矩形贴片的宽度
=32.38mm 2矩形贴片的长度
=24.65mm 3参考地的宽度
=36.2mm 4参考地的宽度
=28.5mm 5同轴线馈点的位置坐标
=5.1mm
3、实验结果
按照以上计算的天线尺寸，在Hfss软件中构建出模型，利用参数优 化，将贴片的长度L和贴片的宽度W最终优化为32.5mm和24.5mm，同轴 线馈点的位置坐标为4.7mm。
侧馈矩形微带天线设计与仿真全文
dB(S(P1,P1)) Setup1 : Sw eep L0='28mm' W1='0.9mm'
dB(S(P1,P1)) Setup1 : Sw eep L0='28mm' W1='1mm'
dB(S(P1,P1)) Setup1 : Sw eep L0='28mm' W1='1.1mm'
-30.00
1.50
Байду номын сангаас
1.75
2.00
2.25
2.50
2.75
3.00
3.25
3.50
Freq [GHz]
MX1: 2.4500
图3 S11的扫频分析结果
0.00 -5.00 -10.00 -15.00
XY Plot 2
HFSSDesign1 ANSOFT
Curve Info
dB(S(P1,P1)) Setup1 : Sw eep L0='27mm'
天线参数。介质基片采用厚度为1.6mm的FR4环氧树脂（FR4 Epoxy） 板，天线馈电方式为微带线馈电。 2、设计步骤
①计算天线尺寸：微带天线的介质基片采用厚度为1.6mm的FR4 环氧树脂板，所以厚度h=1.6mm，介质的介电常数 r 4.4 。辐射贴 片宽度：w=37.26mm，辐射贴片长度：L=30.21mm，有效介电常数： e
dB(S(P1,P1))
-20.00
-25.00
-30.00
1.50
1.75
2.00
2.25
2.50
2.75
3.00
3.25
设计侧馈矩形微带天线
二、HFSS仿真设计：9、参扫寻找谐振频率
二、HFSS仿真设计：9、参扫寻找谐振频率
从分析上看，天线的谐振频率随L0的增加而降低，当L0=28mm 时谐振频率约为2.43GHz（S11=-19.57dB），更精确的数值 L0=27.95mm
二、HFSS仿真设计：10、获得最佳匹配性能
W1进行参扫，范围0.9mm~ 1.4mm(间隔0.1mm)。从结果图看， 天线的谐振频率不随W1的改变，当W1=1mm时2.45GHz频点的S11=34.64dB最小。
w2
w1
l1
W L
一、设计步骤：3、介质板尺寸
测试显示辐射口径场 集中在辐射边附近很 小的区域，介质板过 多对外延伸对这种场 没有明显影响，
WG
在低频段工作时，WG 和LG应尽可能小（为 LG 什么？）。实验表明， 沿辐射元各边向外延伸 λg/10就可以了
背馈时
WG W 0.2g LG L 0.2g
m
了很好的匹配状态。
Name Freq m 2.45GHz
mag 0.018
Ang 100.7
RX 0.994+j0.036
VSWR 1.037
二、HFSS仿真设计：11、查看最终天线的性能
0
2
等效电纳 输入导纳
B k0L e
ZT 0
ZT0是把天线视作传输线时的特性阻抗
Yin
2G
cos2 ( z)
G2 B2 YT20
sin2 (
z)
B YT 0
sin(2
z)
Yin
2G
cos2 (
z)
G YT 0
矩形微带天线的馈电点的位置z和馈线的宽度的计算公式
（微带线馈电）情况下，馈电点的位置z 和馈线的宽度的计算公式。
（微带线馈电）情况下，馈电点的位置z 和馈线的宽度的计算公式。
假设此微带贴片天线将与50欧姆的微带线链接。
急需相关公式，非常感谢高手赐教!已知：矩形贴片天线k0=2兀/入0是自由空间的波数,Z0是宽度 W 的微带特性阻抗，& e 是有效介电常数，△ L 是边 沿电容引起的边沿延伸。
由下图可看出，边沿电场盖住了微带边沿，等效为贴片的电长度增加。
求矩形微带天线的在侧馈 求矩形微带天线的在侧馈辐射边沿可以看作用微带传输线连接起来的辐射槽 导为 ，如图12 - 17所示，单个辐射槽的辐射电W 22 G 90 02 G 2 W1201 W>单个辐射槽的辐射电纳为式中Z ° Z °120 h1/2 12hW0.3 W/h 0.2640.412h =e 0.258 W/h 0.8为了计算大线的辐射阻抗，天线可以等效为槽阻抗和传输线级联。
输入导纳为Y Y Y Y s jY o tan (L 2 L)Y in Y s Y0 _Y o jY s tan (L 2 L)式中Ys为式(12-17)给出的辐射槽导纳，3 =2兀谐振时，L+ △ L=入g/2=入0/2 £ e, 式(12 - 19)仅剩两个电导Yin=2G微带天线的工作频率与结构参数的关系为£ e/入0微带线内传播常数。
，即2,«(L 2 L)W不是很关键，通常按照下式确定：1/2W上工12f o r矩形天线实例设计实例1:设计3 GHz 微带大线，基板参数为2.2/0.762,并用四分之一线段实现与50 Q 馈线的匹配。
大线拓扑如图12 - 18所示。
步骤一：确定各项参数：W=3.95cm , £ e=2.14, △ L=0.04cmL=3.34cm, Rin=288 Q步骤二：阻抗变换器的特性阻抗为ZT0= J288 50 =120 Q步骤三：由微带原理计算得变换器的长度和宽度为11=1.9 cm , w1=0.0442cm请问：馈电点的位置z和馈线的宽度的计算公式？设计实例2:用陶瓷基片（& r = 9.8），厚度h= 1.27mm，设计一个在3GHz附近工作的矩形微带天线。
微带天线展宽
1.95GHz~3.04GHz, 44%
E面辐射方向图
H面辐射方向图
❖谢谢指导！
l2
r
同轴探针
h
接地板
三、在贴片和接地板之间加入短路探针
y
L
(0.1, 17)
(34.2, 8.4)
短
路 探
(0.1, 0)
针
x
3.62GHz～7.32GHz, 67.5％
(0.1,-17)
空气介质层
同轴探针
接地板
3.3 附加阻抗匹配网络
❖ 一、单调谐枝节匹配技术
3.375GHz～3.855GHz, 13％
y
一、E字形贴片天线
W w
L
d
l
x
空气介质层 h
馈点探针
z
x
Theta
y
0 Phi
x
2.04GHz～2.91GHz，35.1%
天线E面辐射方向图
天线H面辐射方向图
(a) f =2.13GHz
(b) f =2.7GHz
天线贴片上的电流分布情况
最大变化幅度不超过1dB， 最大增益达到了9.05dBi
3.2 增加额外谐振点
❖ 一、 附加寄生贴片
y z
W 2
L 2
a
贴片2
贴
L
片
3
3S
W 3
接地板
x
b d
L 1 S 贴片1 W 1
贴 片 L4 4
W 4
h
r
y
z x
2.66GHz～3.06GHz, 400M, 14%
泡沫介质层
L1
L
h1
h
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱW x
矩形微带天线的馈电点的位置z和馈线的宽度的计算公式
（微带线馈电）情况下，馈电点的位置z 和馈线的宽度的计算公式。
（微带线馈电）情况下，馈电点的位置z 和馈线的宽度的计算公式。
假设此微带贴片天线将与50欧姆的微带线链接。
急需相关公式，非常感谢高手赐教!已知：矩形贴片天线k0=2兀/入0是自由空间的波数,Z0是宽度 W 的微带特性阻抗，& e 是有效介电常数，△ L 是边 沿电容引起的边沿延伸。
由下图可看出，边沿电场盖住了微带边沿，等效为贴片的电长度增加。
求矩形微带天线的在侧馈 求矩形微带天线的在侧馈辐射边沿可以看作用微带传输线连接起来的辐射槽 导为 ，如图12 - 17所示，单个辐射槽的辐射电W 22 G 90 02 G 2 W1201 W>单个辐射槽的辐射电纳为式中Z ° Z °120 h1/2 12hW0.3 W/h 0.2640.412h =e 0.258 W/h 0.8为了计算大线的辐射阻抗，天线可以等效为槽阻抗和传输线级联。
输入导纳为Y Y Y Y s jY o tan (L 2 L)Y in Y s Y0 _Y o jY s tan (L 2 L)式中Ys为式(12-17)给出的辐射槽导纳，3 =2兀谐振时，L+ △ L=入g/2=入0/2 £ e, 式(12 - 19)仅剩两个电导Yin=2G微带天线的工作频率与结构参数的关系为£ e/入0微带线内传播常数。
，即2,«(L 2 L)W不是很关键，通常按照下式确定：1/2W上工12f o r矩形天线实例设计实例1:设计3 GHz 微带大线，基板参数为2.2/0.762,并用四分之一线段实现与50 Q 馈线的匹配。
大线拓扑如图12 - 18所示。
步骤一：确定各项参数：W=3.95cm , £ e=2.14, △ L=0.04cmL=3.34cm, Rin=288 Q步骤二：阻抗变换器的特性阻抗为ZT0= J288 50 =120 Q步骤三：由微带原理计算得变换器的长度和宽度为11=1.9 cm , w1=0.0442cm请问：馈电点的位置z和馈线的宽度的计算公式？设计实例2:用陶瓷基片（& r = 9.8），厚度h= 1.27mm，设计一个在3GHz附近工作的矩形微带天线。
5.2GHZ侧馈矩形微带天线设计
h 1 (1 12 ) 2 2 2
L 0.412h
( e 0.3)( w / h 0.264) ( e 0.258)( w / h 0.8)
2. 侧馈矩形微带天线设计与仿真
1、设计要求
使用HFSS设计中心频率为5.2GHz的矩形微带天线，并给出其天线 参数。介质基片采用厚度为0.787mm的Rogers 5880介质板。
不同长度时 S （ 1,1 ）结果图
最终选择缝隙 5mm ， L=19mm ， S （ 1,1 ）结果 图
3D 和 2D 天线方向图
THANKS
侧馈馈电矩形微带天线设计
通信 01 班 学号 樊健 20154400118
1. 矩形微带天线的特性参数
微带辐射贴片尺寸估算 设计微带天线的第一步是选择合适的介质基片，假设介质的介
f r 电常数为 ，对于工作频率 的矩形微带天线，可以用下式设计出高
w 效率辐射贴片的宽带 ，即为：
c r 1 1 w ( ) 2 2f 2
式中，c是光速。
2 e 辐射贴片的长度一般取为 e /；这里 是介质内的导波波长，即为：
e
c f e
考虑到边缘缩短效应后，实际上的辐射单元长度
应为： L
L
c f e
2L
e 式中， 是有效介电常数，
分别用下式计算，即为：
是等效辐射缝隙长度。它们可以 L
3
r 1 r 1
2、设计步骤
①计算天线尺寸：微带天线的介质基片采用厚度为0.787mm的 Rogers 5880，所以厚度h=0.787mm，介质的介电常数为2.2。计算辐
射贴片宽度：w=23.7mm，辐射贴片长度：L=18.4mm，有效介电常
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
矩形微带天线的馈电点的位置z和馈线的宽
度的计算公式
-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
求矩形微带天线的在侧馈（微带线馈电）情况下，馈电点的位置z 和馈线的宽度的计算公式。
求矩形微带天线的在侧馈（微带线馈电）情况下，馈电点的位置z 和馈线的宽度的计算公式。
假设此微带贴片天线将与50欧姆的微带线链接。
急需相关公式，非常感谢高手赐教！
已知：矩形贴片天线
辐射边沿可以看作用微带传输线连接起来的辐射槽,如图12 - 17 所示,单个辐射槽的辐射电导为
W ≤λ0
W>λ0
单个辐射槽的辐射电纳为
式中
微带贴片天线22022090120W G W λλ⎧⎪⎪=⎨⎪
⎪⎩0B =()()01/21112122/0.2640.30.4120.258/0.8r r e e e Z h W W h L h W h εεεεε-⎫=⎪⎪⎪+-⎪⎛⎫=++⎬ ⎪⎝⎭⎪
⎪++∆=⎪-+⎪⎭
k0=2π/λ0是自由空间的波数,Z0是宽度W 的微带特性阻抗,εe 是有效介电常数, ΔL 是边沿电容引起的边沿延伸。
由下图可看出,边沿电场盖住了微带边沿,等效为贴片的电长度增加。
Y in Y 0L
L
h
G +j B G +j B
????
为了计算天线的辐射阻抗,天线可以等效为槽阻抗和传输线级联。
输入导纳为
式中Ys 为式（12 - 17）给出的辐射槽导纳,β=2πεe/λ0微带线内传播常数。
谐振时, L+ΔL=λg/2=λ0/2εe, 式(12 - 19)仅剩两个电导,即 Y in=2G
微带天线的工作频率与结构参数的关系为
W 不是很关键,通常按照下式确定:
000tan (2)tan (2)
s in s s Y jY L L Y Y Y Y jY L L ββ++∆=+++∆02(2)e f L L ε=+∆1/20221r c W f ε⎛⎫= ⎪
+⎝⎭
矩形天线实例
设计实例1：
设计 3 GHz 微带天线,基板参数为,并用四分之一线段实现与50 Ω馈线的匹配。
天线拓扑如图12 - 18 所示。
步骤一： 确定各项参数:
W=, εe=, ΔL=
L=, Rin=288Ω
步骤二： 阻抗变换器的特性阻抗为
ZT0= =120 Ω
步骤三： 由微带原理计算得变换器的长度和宽度为
l 1= cm , w1=
请问：馈电点的位置z 和馈线的宽度的计算公式
设计实例2：
用陶瓷基片（εr ＝），厚度h ＝，设计一个在3GHz 附近工作的矩形微带天线。
请问：如何计算的参数
贴片宽度W （已有公式）
贴片长度L （已有公式）
馈电点的位置z
馈线的宽度
28850。