24GHz微带贴片天线阵的仿真与设计

微带帖片天线的仿真分析和优化

华中科技大学硕士学位论文微带帖片天线的仿真分析和优化姓名：***申请学位级别：硕士专业：电磁场与微波技术指导教师：***20070301华中科技大学硕士学位论文摘要微带帖片天线具有剖面低、重量轻、易制作和容易做到与飞行器共形等特有的优点，在实际当中得到了广泛的应用。

随着不同用途需求对天线性能的要求越来越高，准确分析微带天线的物理尺寸和性能参数的关系有越来越重要的作用。

对此，本文利用Ansoft HFSS软件研究了不同物理尺寸下微带天线性能的变化，并进行了优化。

论文论述了天线的基本概念和参数指标，重点对微带天线进行了研究，讨论了典型微带天线的特性和研究方法。

在了解软件Ansoft HFSS的天线仿真功能和仿真流程的基础上，对两种设计方案下的微带天线进行了仿真分析。

最后，针对含切角的微带帖片天线通过仿真优化，得到了天线性能的优化方案。

本文的工作，不仅为微带天线的工程优化设计提供了一种有效途径，而且证实了使用Ansoft HFSS软件的天线仿真功能，能够在其它更为复杂的天线的工程优化设计中，进行更多的方案比较并缩短设计周期，降低研制成本。

关键词微带天线 Ansoft HFSS 仿真分析优化华中科技大学硕士学位论文AbstractMicrostrip patch antenna has been widely used because of its own advantages, such as: low profile, light weight, easy fabrication, conformability to mounting hosts. But, with the increased demands of antenna quality for different purposes, how to analyze the physical sizes and performance parameters of microstrip antenna will be more and more important. So, this thesis used Ansoft HFSS software to optimization and do research about performance changes of microstrip antenna in several physical sizes.The thesis introduced basic concepts and parameters of antenna, focus on microstrip antenna, then the classical microstrip antenna and its methods are illustrated. Be familiar with simulation function and simulation process of Ansoft HFSS software, did simulation analysis about microstrip antenna in two design methods. Finally, simulated the microstrip patch antenna which includes cutting corner, acquired the optimization program of antenna performance.The thesis provided effective approach of engineering optimized design of microstrip antenna, confirmed that functional simulation of Ansoft HFSS software can do optimization design in more complex antenna projects, compared to more programs, it will ensure the precision and reduce the design cost.Key Words：Microstrip antenna; Ansoft HFSS; Simulation analysis; Optimization独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

实验七-微带贴片天线的设计与仿真

实验七微带贴片天线的设计与仿真一、实验目的1.设计一个微带贴片天线2..查看并分析该微带贴片天线的二、实验设备装有HFSS 13.0软件的笔记本电脑一台三、实验原理传输线模分析法求微带贴片天线的辐射原理如下图所示：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。

四、实验内容利用HFSS软件设计一个右手圆极化天线，此天线通过微带结构实现。

中心频率为2.45GHz，选用介质基片R04003，其介电常数为εr=2.38，厚度为h =5mm。

最后得到反射系数和三维方向图的仿真结果。

五、实验步骤1.建立新工程了方便建立模型，在Tool>Options>HFSS Options中讲Duplicate Boundaries with geometry 复选框选中。

2.将求解类型设置为激励求解类型：（1）在菜单栏中点击HFSS>Solution Type。

（2）在弹出的Solution Type窗口中(a)选择Driven Modal。

(b)点击OK按钮。

3.设置模型单位（1）在菜单栏中点击3D Modeler>Units。

（2）在设置单位窗口中选择：mm。

微带贴片天线仿真实例

（5）配
①在数据显示窗口执行【Tool】→【Data File Tool】，弹出“dftool/mainWindow”，如图（5），导出momentum仿真后的S1P文件。
图（5）
②新建原理图“patch_matching”，在“Data Item”元件库中选择端口1添加到原理图中。在原理图中双击S1P控件，弹出S1P控件的属性对话框，如图（6），在“File Name”中选择之前导入的S1P文件，单击【Ok】。
图（11）重新设置S参数仿真控制器
图（12）S参数性能
（4）S参数仿真
执行【Momentum】→【simulation】→【S_parameters】，弹出仿真控制对话框，按图（3）进行设置，然后单击【Simulate】仿真。
图（3）S参数仿真控制器
仿真结果如图（4）所示，可以看出S参数的中心频率为2.4GHz，但是S参数性能很差。
图（4）S参数仿真结果
图（6）导入S1P文件
③利用Smith Chart工具对贴片进行匹配，通过微带线来实现贴片阻抗到50Ohm馈线的交换。从图（4）可以看出贴片天线在2.4GHz处的阻抗为259.287-j*38.621Ohm。可以看出，需要加一条特性阻抗为116Ohm的微带线来实现天线输入阻抗到50Ohm的匹配，同时利用LinCalc计算出微带线的具体宽度和长度，如图（7）所示。
图（7）微带线的长度和宽度
图（8）最终的原理图
得到的最终匹配结果如图（9）所示：
图（9）匹配后的S参数性能
（6）带上匹配重新进行MOM仿真
在前面的Layout文件中，按照原理图中的尺寸画出匹
配枝节的图形。
图（10）最终的Layout图形
执行【Momentum】→【Simulation】→【S-Parameters】，按照图（11）进行设置，最终的Momentum仿真结果如图（12）所示。可以看出Momentum仿真后的性能比原理图仿真的性能在深度上要差些，这主要是由于Momentum仿真采用的是“场”的仿真，考虑到了匹配枝节和天线之间的耦合特性，而原理图是“路”的仿真，这也是Momentum的优点所在。

cst微带贴片天线仿真实验报告

cst微带贴片天线仿真实验报告CST微带贴片天线仿真实验报告1. 引言1.1 背景介绍1.2 目的和意义2. 实验原理2.1 微带贴片天线的结构和工作原理2.2 CST仿真软件简介3. 实验步骤3.1 设计微带贴片天线的几何结构3.2 导入设计参数到CST软件中3.3 进行电磁场仿真分析3.4 对仿真结果进行分析和优化4. 实验结果与讨论4.1 微带贴片天线的辐射特性分析结果- 辐射图案分析- 增益和方向性分析- 驻波比和带宽分析4.2 影响微带贴片天线性能的因素讨论- 基底材料特性对性能的影响- 贴片尺寸对性能的影响5. 实验结论与展望5.1 实验结论总结5.2 对实验结果的评价与展望6. 参考文献7. 致谢1 引言：1.1 背景介绍在现代通信系统中，微带贴片天线因其小巧、轻便、易制造等优点被广泛应用于无线通信设备中。

通过对微带贴片天线的仿真实验，可以分析其辐射特性，优化设计参数，提高天线的性能。

1.2 目的和意义本次实验旨在使用CST仿真软件对微带贴片天线进行电磁场分析，探究不同设计参数对天线性能的影响，并通过优化设计参数提高天线的工作效果。

这对于实际应用中的无线通信系统设计具有重要意义。

2 实验原理：2.1 微带贴片天线的结构和工作原理微带贴片天线由导体贴片和基底材料组成。

导体贴片被固定在基底上，并与馈电源相连。

当电流通过导体贴片时，产生电磁场并辐射出去，实现无线信号传输。

2.2 CST仿真软件简介CST是一款常用于电磁场仿真分析的软件工具。

它基于有限元方法和时域积分方程等数值计算方法，可以模拟各种复杂结构下的电磁场分布，并提供丰富的分析工具和可视化功能。

3 实验步骤：3.1 设计微带贴片天线的几何结构根据实验要求和设计目标，确定微带贴片天线的几何结构，包括导体贴片的形状、尺寸和基底材料等参数。

3.2 导入设计参数到CST软件中在CST软件中创建一个新项目，导入微带贴片天线的设计参数。

包括导体贴片的形状、尺寸、基底材料的特性等。

微带贴片天线的仿真与测量实验设计

ｆ旦
。第四步，馈电方式的选择。微
￡一０．２５８１（Ｗ／ｈ＋０．８） ’
。
‘… 。
。
带贴片天线常见的馈电方式有两种，在这一步可以对
两种馈电方式的优缺点进行讲解，并让同学展开讨
论。微带馈电，其由微带线直接对贴片进行馈电。馈电
点的位置可以进行偏移。馈电点位置发生变化（尤其
是馈电点在贴片宽边），其对应的输入阻抗会发生较
大变化，因此这也提供了一种阻抗匹配的方法。这种
馈电方式最大的优点在于馈电导线与贴片处于同于
平面，便于集成。同轴馈电，将同轴线的外导体焊接在
１＼
／
阻抗匹配。微带矩形贴片天线仿真设计步骤：
其宽度也可以选为其他尺寸。当宽度过小时，辐射效
率较低；过大时，辐射效率增高但会产生高次模式，引
起场畸变。第三步，贴片长度的确定。理论上贴片长度
为入／２，但由于边缘效应的影响，谐振单元的长度要小
第二步，贴片宽度的确定。微带贴片天线，其贴片的宽实现阻抗匹配。沿着贴片宽度方向变化时，其阻抗变
１
／
ｌ１＼２
化最为敏感。微带线馈电，可调整其馈电点在贴片边
度可以由下面的式子确定：ｗ＝ｅ（）（２）当然缘的位置，并且还可以通过在馈电点开槽的方式进行
２０１８年６月第２５期
教育教学论坛
ＥＤＵＣＡＴＩＯＮＴＥＡＣＨＩＮＧＦＯＲＵＨ

2.4GHz四单元微带贴片天线阵的设计与仿真

ＧＨｚ，增益达到１１．５ｄＢｉ。同时设计了加反射板的宽频带四单元平面单极天线阵，天线中心频率为２．４ＧＨｚ，ｌＳ、ｌ＜
一１４ｄＢ为５００ＭＨｚ，相对带宽是２Ｏ％，增益达１４．７ｄＢｉ。
关键词：口径耦合；短路加载微带天线；天线阵；平面单极天线
（桂林电子科技大学信息与通信学院，广西桂林５４１００４）
摘要：为满足２．４ＧＨｚＩＳＭ频段无线宽带定向通信要求，设计了一种口径耦合的小型四单元短路贴片天线阵．采
用短路面加载辐射贴片．使单元贴片天线长度缩小一半，仿真结果表明，天线阵工作于ＩＳＭ频段２．４２～２．４８３５
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｐｅｒｔｕｒｅ—ｃｏｕｐｌｅｄ；ｓｈｏｒｔｅｄｐａｔｃｈａｎｔｅｎｎａ；ａｒｒａｙａｎｔｅｎｎａ；ｐｌａｎｅｍｏｎｏｐｏｌｅ
微带天线是２Ｏ世纪７Ｏ年代初期研制成功的一种天线，大约从１ＯＯ～５０ＧＨｚ的宽频带上获得了大量的应用，具有尺寸小、重量轻、成本低、馈电方式灵活和工艺简单，易于电路集成等优点，因此在现代天线技术领域中得到了广泛的研究和应用。在实际中，往往要求天线应具有高增益、小型化，宽频带，定向辐射等特点，单个微带天线辐射元的增益及方向性均很难达到要求，而天线阵则可获得上述特性。本文设计的天线阵选用的介质板都是介电常数为２．６５，厚ｈ＝１

24GHz微带贴片天线设计-毕业论文

---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印---摘要根据矩形贴片天线相关知识，设计出一款1×4的24GHz阵列贴片天线，此天线可以应用于交通测速以及汽车智能驾驶等方面。

首先是使用微带线馈电的方法建立单元贴片天线模型，进行优化仿真后得到最佳的单元贴片天线模型，然后在单元贴片天线的基础上，设计出合适的馈电馈电网络。

再通过仿真优化得到最佳的参数，从而设计出24GHz的阵列贴片天线。

并对天线设计进一步展望。

通过HFSS软件仿真设计，得到了一款1×4的阵列天线，回波损耗S11<-20dB,馈电点的输入阻抗值为50Ω，驻波比约为1.2，最大增益方向的增益为13.6dB，和之前所定的设计指标比较符合。

关键词：微带贴片天线；阵列天线；阻抗匹配; 方向图AbstractAccording to the knowledge of the rectangular patch antenna, a 1×4 24 GHz array patch antenna was designed. This antenna can be used in traffic speed measurement and intelligent driving of automobiles. The first is to use the method of microstrip line feeding to establish the unit patch antenna model, optimize the simulation to obtain the best unit patch antenna model, and then design a suitable feed power feed network based on the unit patch antenna. . Then the optimal parameters are obtained through simulation optimization to design a 24 GHz array patch antenna.Through the HFSS software simulation design, a 1×4 array antenna was obtained with a return loss S11<-20dB, a feed point input impedance of 50Ω, a standing wave ratio of approximately 1.2, and a maximum gain gain of 13.6dB. To meet the requirements of design indicators.Keywords: microstrip patch antenna; array antenna; Impedance matching;Direction pattern第1章绪论1.1论文的研究背景及意义毫米波（millimeter wave ）是波长为1～10毫米的电磁波，它的波长处于微波与远红外波相交叠的波长范围，所以同时具有两种波谱的特点。

一种2.4GHz圆极化微带贴片天线的设计与实现

0 引言20世纪70年代中期，微带天线理论得到重大发展。

微带天线由于体积小、重量轻、馈电方式灵活、成本低、易于目标共形等优点而深受人们亲睐，在移动通信、卫星通信、全球卫星定位系统（GPS）、无线局域网通信等领域得到了大力推广和广泛应用。

然而随着卫星通讯、运载火箭测控通讯技术的不断发展，雷达应用范围的扩大以及对高速目标在各种极化方式和气候条件下的跟踪测量需要，单一极化方式很满足要求，圆极化天线的应用研究就显得十分重要[1-2]。

圆极化天线具有旋向正交性，即圆极化波入射到对称目标（平面、球面等）具有旋向逆转的特性，这一特性在通信、电子对抗中得到广泛应用，尤其是在移动通信和GPS 领域中用来抗雨雾干扰和多径反射；圆极化天线能够接收任意极化的来波，其辐射波也可被任意极化的天线接收，这一特性在电子对抗中用来干扰侦察敌方的各种线极化、椭圆极化的无线电波，在微波探测领域用来减少信号漏失并提高探测灵敏度[3]。

基于微带圆极化天线的优点，为一谐波探测雷达设计了中心频率为2.4GHz 的圆极化微带贴片发射天线，使得谐波探测雷达在探测时不需考虑扫描角度的影响，提高了探测的速度和灵敏度，文中将给出天线的详细设计方案和实测性能。

1 微带贴片天线工作原理1.1 辐射机理微带天线是在带有导体接地板的介质基片上贴加金属薄片而形成的天线[4]。

通常介质基片的厚度与波长相比是很小的，属于电小天线。

微带天线结构比较简单，实际上就是一块印刷电路板，全部功率分配器、匹配网络、辐射器都可以刻在介质基片的一侧，另一侧为金属地板。

导体贴片一般是规则形状的面积单元，如矩形、圆形、三角形、椭圆形或其它形状，其中矩形贴片较为常用。

其馈电方式也是多种多样，除微带线馈电和同轴线馈电两种基本方式外，还有临近耦合馈电、口径耦合馈电、共面波导馈电等技术。

常用的微带天线是由微带传输线馈电的矩形贴片天线[5]。

在贴片和接地板之间激励起射频电磁场，并通过贴片四周与接地板间的缝隙向外辐射，因此微带天线也可看作是一种缝隙天线。

2.4GHz天线设计-仿真报告

微波技术与天线课程设计报告仿真结果课题： 2.4GHz天线的设计院系：文正学院电子信息系专业：2012级通信工程姓名：郑富成学号：1217408034指导老师：刘学观日期：2014年12月25日一、设计名称2.4GHz 微带贴片天线二、设计目标1.设计2.4GHz的天线，使其在2.4GHz处产生谐振2.回波损耗3.驻波比4.三、设计过程微带天线主要参数如图，w为辐射贴片的宽度，L为长度。

L1为馈线的长度，w1为馈线的宽度。

1.微带辐射贴片尺寸估算微带辐射贴片的宽度：由相关数据：，f=2.4Ghz, 。

解得：W0=38.03mm辐射贴片的长度L0一般取。

考虑到边缘缩短效应后，实际上的辐射单元长度L0应为：其中为等效辐射缝隙长度，为有效介电常数。

带入，，W0=38.03mm 得所以L0=29.11mm2.馈电点位置微带线馈电点位置选在辐射贴片的中点，此时馈电点和辐射贴片边缘距离为Z=w/2=19.0153.输入阻抗如果采用微带线馈电方式，馈电点到辐射贴片边缘拐角的距离为z，则微带线的输入导纳近似为：式中：由此，计算出输入阻抗4.阻抗匹配输入阻抗一般不符合微波器件通用的系统，所以在设计微带线馈电矩形微带天线时，可加上一段的阻抗变换器。

则阻抗变换器的特性阻抗：借由此可以计算出馈线的宽度由下式及解得：四、参数汇总由以上可以得到各变量的理论值：h/mm80 80 1.16 31.25 3.06 29 1.6五、仿真过程采用如上数据，在HFSS中绘制侧馈微带天线，如图3.1所示：图3.1 理论数据建模仿真结果不理想，虽然衰减非常好，但频率偏差大约24MHz。

应该能够做得更好对L0从45.1到45.5mm进行扫描，得到图3.2图3.2 对扫描结果最终选择radition=58.11mm，是中心频率在2.4GHz。

接下来调整radition_l，最终选择radition_l=29.11mm。

最终的结果图如图3.3至3.5所示。

微带贴片天线阵列的研究与设计

微带贴片天线阵列的研究与设计随着无线通信技术的快速发展，天线作为无线通信系统的重要组件，其性能和设计受到了广泛。

微带贴片天线作为一种常见的平面天线，具有体积小、重量轻、易于集成等优点，被广泛应用于现代通信系统中。

本文将重点探讨微带贴片天线阵列的研究与设计。

微带贴片天线的基本原理是利用微带线来传输信号，并在贴片表面形成电磁场，从而实现电磁波的辐射和接收。

微带贴片天线的应用范围广泛，如移动通信、卫星通信、雷达等领域。

为了满足现代通信系统的需求，微带贴片天线阵列的研究与设计成为了关键。

微带贴片天线阵列的研究与设计方法包括理论分析、实验测试和数据分析。

理论分析是研究微带贴片天线阵列的基础，通过建立模型来分析天线的辐射特性和性能参数。

常用的分析方法包括电磁场理论和有限元法等。

实验测试是研究微带贴片天线阵列的重要环节，通过测试数据来验证理论分析的正确性。

实验测试包括天线性能参数的测量和辐射特性的测试等。

数据分析是对实验测试结果进行处理和解释的过程，通过对比不同数据来优化天线阵列的设计。

实验结果表明，微带贴片天线阵列具有优良的性能特点和优势。

微带贴片天线阵列的辐射性能较强，能够实现方向性和增益的控制。

微带贴片天线阵列的带宽较宽，有利于实现多频段通信。

微带贴片天线阵列易于集成和制造，具有较低的成本和较高的可靠性。

这些优点使得微带贴片天线阵列在未来通信领域中具有广泛的应用前景。

本文通过对微带贴片天线阵列的研究与设计，总结了其性能特点和优势，并指出了微带贴片天线阵列在技术创新和应用推广方面的意义。

微带贴片天线阵列作为一种重要的平面天线，具有广泛的应用前景。

在未来的研究中，可以进一步探索微带贴片天线阵列的高效设计和优化方法，提高其性能和可靠性，以满足不断发展的无线通信需求。

随着无线通信技术的快速发展，天线作为通信系统中关键的组成部分，其性能和设计受到了广泛。

特别是高性能宽带双极化微带贴片天线，其在无线通信领域具有广泛的应用前景。

24GHz微带阵列天线设计

• 194•24GHz微带阵列天线设计广东工贸职业技术学院浙江大学深圳研究院钟催林浙江大学深圳研究院李振林广东工贸职业技术学院曾洁琼【摘要】本文首先采用传输线法和腔模理论对矩形微带天线进行分析；针对设计指标详细讨论了各种因素对微带贴片天线性能的影响并完成了微带贴片天线阵元的设计方案。

最后成功制作了矩形微带天线和矩形微带天线阵元并将Ansoft HFSS的模拟结果与实测值进行比较得到了工程中厚基片天线制作的一些经验。

【关键词】阵列；天线；微带1.微带天线的设计微带天线的工作原理与设计：由于对于大多数工程应用来说，分析设计微带天线，一般利用简单的传输线模型和空腔模型。

因此本设计，可以先依据传输线模型和空腔模型给出的计算公式以及工程经验公式算出一个天线单元的基本参数。

一些相关的经验公式如下：(1)(2)(3)(4)式中L 为天线的长度，W 为天线的宽，c 为光在真空中的速度，εe 为天线基板的等效介电常数，εr 为基板介电常数。

依据上述公式得出天线单元的相关参数后，我们可以使用高频电磁数值仿真软件(本设计使用的是基于有限元法的HESS 软件)和微波电路设计软件（本设计采用基于矩量法的ADS 软件）对结果进行验证优化。

此设计中，介质基片我们选取的是Tconic RF-35，相对介电常数为3.5，基片厚度为0.5mm 。

由于采用小的介电常数可以减小谐振腔中储存的电磁能量，从而降低Q 值，展宽带宽。

另外，基片厚度太厚的话会激励起多的表面波模式，会降低需要方向的辐射，并且改变方向性。

所以一般毫米波段微带天线都会选取低介电常数的薄介质基片。

2.天线单元设计天线单元设计如图1所示。

天线单元采用微带馈电的方式，其中天线的宽W 和长L 可以根据前面所述的经验公式初步计算。

另外天线设计的输入阻抗也要合理，一般不能太大也不能太小：太大，为了阻抗匹配，馈电微带线的阻抗也要大，微带馈线的宽带就会过小，这会给加工精度带来困难；过小，馈电微带线宽度会较大，馈线引入的耗散将会加大，另外也不利于整个阵列的阻抗匹配。

小型化2.4GHz微带贴片天线的设计

人无线终端中使用．
［关键词］微带天线；移动通信；正万字型贴片；ＨＦＳＳ仿真
［文章编号］１６７２ — ２０２７（２Ｏ１４）０１－００６６ — ０４（中图分类号］Ｏ４３７［文献标识ｒｏ－￣３Ａ
第１３卷第１期太原师范学院学报（自然科学版）２０１４年３月Ｊ０ＵＲＮＡＬＯＦＴＡＩＹＵＡＮＮ０ＲＭＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）
宽且易与设备共形的特点．于是微带天线以其重量轻、低剖面、造价低、易与载体共形以及能与有源电路集成等突出优点口］，越来越受到广大天线研究者的青睐，并且出现了各种各样的新型微带天线．目前，微带天线已应用于工作在大约１００ＭＨｚ１００ＧＨｚ的宽广频域上的大量无线电设备中，特别是
Ｖｏ１．１３Ｎｏ．１Ｍａｒ．２０１４
小型化２．４ＧＨｚ微带贴片天线的设计
陈昶
（太原师范学院物理系，山西太原０３００３１）
［摘要］针对无线通信系统提出一种新型的工作频率为２．４ＧＨｚ的小型化微带天线结构，这种
当在贴片表面开不同形式的槽或细缝时，切断了原先的表面电流路径，使电流绕槽边曲折流过而路径变

cst微带贴片天线仿真实验报告

cst微带贴片天线仿真实验报告介绍本实验旨在通过CST（Computer Simulation Technology）软件进行微带贴片天线的仿真实验。

微带贴片天线作为一种常见的天线类型，在无线通信和雷达系统中得到广泛应用。

本实验将对微带贴片天线进行设计、仿真和性能分析，为实际应用提供指导。

设计与建模1. 设计要求微带贴片天线作为一种通用天线，其设计要求取决于具体的应用场景。

本实验中，我们将设计一个工作频率为2.4GHz的微带贴片天线，用于无线局域网（WLAN）应用。

设计要求如下：•频率范围：2.4GHz±100MHz•阻抗匹配：输入阻抗为50Ω•带宽：达到-10dB带宽为100MHz以上•工作模式：偏振方向为垂直（竖直）2. 设计步骤步骤一：确定尺寸根据设计要求，我们选择基板材料为FR4，其相对介电常数为4.4。

根据微带贴片天线的理论公式，我们可以计算出电磁波在介质中的传播速度，从而确定天线尺寸。

步骤二：确定基本参数根据设计要求，我们选择天线的工作频率为2.4GHz，那么根据传播速度和波长的关系，我们可以确定天线的波长，进而计算出天线的长度。

步骤三：确定天线结构在确定了天线的尺寸和基本参数后，我们需要选择一种合适的天线结构。

常见的微带贴片天线结构包括直缝贴片天线、T型贴片天线和L型贴片天线等。

根据实验要求，我们选择了直缝贴片天线。

步骤四：优化设计通过CST软件进行仿真实验，我们可以对天线进行优化设计。

在仿真实验中，我们可以调整天线的尺寸、形状和位置等因素，以达到更好的性能指标。

通过多次仿真和优化设计，我们可以找到最佳的天线参数。

3. 建模与仿真步骤一：建模在CST软件中，我们可以通过绘制几何结构来建模天线。

根据前面的设计步骤，我们可以绘制出直缝贴片天线的几何形状。

在建模过程中，需要注意几何结构的精度和尺寸的一致性，以确保仿真结果的准确性。

步骤二：设定边界条件和材料属性在进行仿真之前，我们需要设定边界条件和材料属性。

面向RFID应用的2.4GHz微带天线的设计与实现

L 1 1 = 1+ + W QT QT2
实际工程中，W 一般取 2 f ε ， r r 式中：C 为光速； f r 为天线的工作频率； ε r 为天线基片的相对介电常数。贴片单元长度L 在理论上取：
(7)
L=
λg 2
=
c 2 fr ε e
其中 QT 是天线总的品质因数。 QT 由公式(8)决定：
工作在频率为2.44GHz的时候,天线辐射特性良好，主辐射方向垂直于天线表面。由于微带天线尺寸和接地板尺寸都比较小，把天线放在一个常见的周围环境中进行操作的时候要进行一些调整 [5] 。图 (d) 显示三个远程控制 2.4GHz 天线的反射测试方法的结果。红线表示天线放在周围没有障碍物的自由空间里面的反射结果。把天线放在塑料障碍物里，通过降低回声频率来影响性能，对性能的影响更加明显。在设计的过程中应重点考虑这一因素并加以调整。在实际应用中，在天线前端加上功率放大器和滤波器，能有效的增大天线发射功率，进而提高射频卡的整体性能。使用频谱仪对发射功率进行测试，结果显示发射功率达到了预期的指标 ( 不小于 20 dBm)，发射功率测试结果及射频卡样机实物如图6所示。
rfid技术具有一些独特的优点它可更广泛地应用于交通运输医疗和防伪等领域中随着我国经济的迅猛发展铁道部已投入大量资金用于建立全路车号自动识别系统的工程建设中目面向rfid应用的24ghz微带天线的设计与实现designandimplementationof24gmicrostripantennaforrfidapplication黄西平西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048中国铁道科学研究院通号所城轨事业部北京100081摘要
参考文献：

24GHz微带阵列天线设计与实现

24 GHz 微带阵列天线设计与实现
孙元 1 ，胡欣 2 ，廖鹏 1 ，王昌 1 ，孙梧雨
1
(1. 西南科技大学国防； 2. 四川大学电子信息学院，四川成都 610065 )
摘
要：根据矩形贴片的腔膜理论，以 Rogers(5880) 作为介质基板材料，设计了中心频点在
Design and implementation of 24 GHz microstrip antenna array
SUN Yuan 1 ，HU Xin 2 ，LIAO Peng 1 ，WANG Chang 1 ，SUN Wuyu 1
(1.School of National Defense Science and Technology， Southwest University of Science and Technology，Mianyang Sichuan 621010， China； 2.School of Electronic Information， Sichuan University， Chengdu Sichuan 610065， China)
24 GHz 的贴片结构，用数值仿真方法进行了研究；按照阻抗匹配和天线增益要求，借助 Matlab 和 ADS 软件，设计了功分网络；最后采用 HFSS 软件对 6 × 14 微带阵列天线进行了系统仿真，计算了该天线阵的增益、带宽、电压驻波比、方向图等参数，并在中物院 5 所微波暗室平台进行测试，各参数都达到要求。关键词：微带天线；功率分配；相控阵技术中图分类号： TN821 + .8 文献标识码： A doi ： 10.11805/TKYDA201704.0640

用于24GHz射频识别的硅基集成小环天线的仿真与设计

Rr =
π × ( 4 ×10 ) 320 Ω . 04m 8 9 4 = 2 ( 3 ×10 / 2. 4 ×10 )
4D = σW T
-3
4
-6
2
损耗电阻
图 1 硅基天线剖面图
Rl =
考虑到标签内部电路的布局问题 , 集成天线被设计成图 2 ( a ) 和图 2 ( b ) 所示的方环形结构 , 图中 D 表示环形天线的外径 , W 表示环形天线的线宽 , S 为小环的圈数 N 大于 1 时相邻导线之间的间距。图 2 ( b )为一个环绕圈数 N = 2 的小环天线。关于环形天线的辐射特性 , 有如下的结论可以 [8] 利用 :
4 ×2 ×10 Ω . 49 7 -6 -6 = 5 3. 54 ×10 ×20 ×10 ×2. 06 ×10
这里在忽略介质损耗仅考虑金属损耗的情况下 , 天线效率仍然很低 ,仅为 η =
Rr Rr 2. 04mΩ ≈ = Ω Rr + Rl Rl 5. 49
= 0. 037 % = - 34. 3dB 。进一步假设天线和后端电
用于 2. 4GHz射频识别的硅基集成小环天线的仿真与设计
3
王振华张春李永明王志华
(清华大学深圳研究生院集成电路实验室 ,深圳 518055 )
摘要: 以应用于 2. 4GHz频段的射频识别标签为背景 , 对硅基集成小环天线的阻抗特性和辐射特性进行了理论计算和仿真 ,并以仿真结果为依据 ,设计了一个用于 2. 4GHz频段射频识别标签的硅基集成天线。文中同时给出了天线设计时的一些调节和优化方法。测试结果表明 ,利用 1. 8mm × 1. 8mm 的硅基集成天线 ,在等效发射功率为 μA 负载电流。 25dBm 时 ,通过整流电路可以输出 1. 2V 电压、 15 关键词 : 硅基集成天线 ,射频识别 ,低压低功耗

基于24GHz微带天线阵列的人体距离检测系统设计

基于24GHz微带天线阵列的人体距离检测系统设计随着现代科技的发展﹐传统的接触测距方法已经不能满足现代工业自动化的要求。

测距应用遍及生活各个方面，如建筑行业、机械制造﹑计量科学等领域。

本文研究基于24GHz微带天线阵列的人体距离检测系统。

基于24GHz微带天线阵列的人体距离检测系统是通过传感器检测人体的呼吸判断人体，再根据时间去计算出距离的一个系统雷达系统通过天线向外发射一列连续调频毫米波，并接收目标的反射信号，发射波的频率随时间按调制电压的规律变化，据多谱勒原理就可以计算出目标距离。

通过发送和接收的雷达波来计算人体的距离，然后推导人体距离有无变化。

针对于这一方面有医疗需求的人群，能够在保持一定距离的情况下对人体进行实时监护，及时准确地掌握被测者的呼吸情况。

标签：24GHz微带天线阵列;人体距离检测;呼吸检测;毫米波一、设计背景随着现代科技的发展﹐传统的接触测距方法已经不能满足现代工业自动化的要求。

测距应用遍及生活各个方面，如建筑行业、机械制造﹑计量科学等领域。

本文研究基于24GHz微带天线阵列的人体距离检测系统。

基于24GHz微带天线阵列的人体距离监测系统可以应用到日常的生活过程中，针对于对于这一方面有医疗需求的人群，能够在保持一定距离的情况下对人体进行实时监护，及时准确地掌握被测者的呼吸情况。

利用微带天线阵列以及毫米波和雷达波的知识实现一个能够检测距离的监测系统。

通过发送和接收的雷达波来计算人体的距离，然后推导人体距离有无变化。

通过人体距离检测可以衍生出人体呼吸检测，鼾声检测等等。

例如可用于车载雷达、用于医学治疗，可用于日常家庭监护、可用于临床应用和自然灾害救助等。

通过人体距离检测可以衍生出人体呼吸检测，鼾声检测等等。

二、方案总体设计与原理（一）系统实现原理毫米波测距原理：毫米波传感器是在工作中利用毫米波波的特性进行研制分析而产生的一种新型传感器模式。

新世纪，随着智能建筑和各项智能化基础设施建设要求的不断提出，由于毫米波是一种振动频率高的电磁波，在这种声波的传输过程中通过能晶片在电压的刺激之下产生一定的发射，进而引起相应设备工作。

应用于24ghz物位雷达的微带阵列天线设计

关键词: 微带阵列天线; 高增益; 低副瓣; 串并联混合馈电网络; 物位雷达 DOI: 10． 14106 / j． cnki． 1001-2028． 2020． 03． 013 中图分类号: TM713 文献标识码: A 文章编号: 1001-2028(2020)03-076-06
基金项目: 国家自然科学基金(61601074) ; 重庆市技术创新与应用发展专项( cstc2019jscx-msxmX0049) 收稿日期: 2019-12-24 通信作者: 苏东作者简介: 苏东(1983-) , 男, 四川南充人, 高级工程师, 研究方向为微波与毫米波电路设计、电磁理论;
Key words: microstrip array antenna; high gain; low side-lobe; series-parallel hybrid feeding network; object level radar
近年来, 随着我国工业现代化的快速崛起, 消费市场对原料种类和数量的需求日益增加, 各大企业提高了对物位测量仪表的需求量及性能要求。与传统的物位测量技术相比, 毫米波雷达物位测量技术因具有非接触、测量精度高、维护成本低等突出优点, 逐渐成为近程目标位移测量领域的一种重要传感手段[1-3] 。同时, 为了提高雷达系统的测量精度和距离, 并降低对周围环境的干扰, 用于物位测量的天线要求具有较宽的带宽、较高的增益和较低
Microstrip array antenna design for 24 GHz level radar
ZHANG Debao, SU Dong, WANG Bin
( College of Optoelectronic Engineering, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China)

24GHz边馈式微带天线阵的设计

24GHz边馈式微带天线阵的设计罗文凌;姜兴;李思敏【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2012(31)3【摘要】为24 GHz车载防撞雷达收发前端设计并制作了一款高增益易集成的微带阵列天线.该天线阵采用改进的新型并联馈电网络,在满足各阵元激励等幅同相的基础上,减少了馈线损耗和各种杂散辐射,从而提高了天线增益与极化纯度,同时减小了天线尺寸.测试结果表明,所研制的4×8元微带天线阵带宽为24.0～24.2 GHz(电压驻波比VSWR＜1.4),最大增益达19 dBi,其尺寸仅80 mm×36 mm.%A microstrip array antenna with advantages of high gain and easy integration was designed and fabricated for the transceiver of motor anti-collision radars. New simple parallel feed network was improved and used in order to reduce feeder loss and stray radiation on the condition that each element of the antenna array was excited by the same amplitude and phase. These improved the antenna gain, polarization purity and reduce the antenna size. The measured results show that the bandwidth (VWSR<1.4) of the 4×8 antenna array is 24.0-24.2 GHz, the maximum gain reaches 19 dBi, and its size is only 80 mmx36 mm.【总页数】4页(P67-70)【作者】罗文凌;姜兴;李思敏【作者单位】桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】TM713【相关文献】1.矩形微带串馈天线阵的设计与分析 [J], 王安康;杨林;栗曦2.8mm边馈式微带天线阵研究 [J], 立大纲;陶玉明3.角馈式微带平面天线阵 [J], 兰强;林泽祥4.微带串馈天线阵的理论分析和仿真设计 [J], 孙珏;陈宏5.一种串馈微带平面天线阵列的设计 [J], 张闻涛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。