射频电路专题实验实验五微带天线设计
射频实验报告3
射频/微波电路设计实验开课实验室：2012年3月13日 学号 学院 物信学院 年级、专业、班级姓名成绩实验项目名称放大器与微带天线测量实验指导教师实验类型验证性实验 课程性质专业基础课（ ）专业课（√）教师评语教师签字：年 月 日一、实验目的1) 掌握射频放大器的基本原理和设计方法。
2) 利用实验模块实际测量，了解放大器的特性。
3) 学会用频谱仪的测试结果提取放大器的主要参数。
4) 学会用频谱仪测量天线的频率特性。
5) 学会用频谱仪测量天线的增益和方向角。
二、实验原理射频频带放大器可分为宽带放大器和窄带放大器，其主要的技术指标有：中心频率0f ：中心频率就是放大器的工作频率，一般在几百千赫到几百兆赫。
增益：增益是表示放大电路对有用信号的放大能力。
电压增益i V V V A 00=；功率增益 i P P PA 00=式中通频带：为保证频带信号无失真地通过放大电路，要求放大器的增益频率响应特性必须有与信号带宽相适应的平坦宽度。
放大电路电压增益频率响应特性中增益由最大值下降3dB 时对应的频带宽度，称为放大器的通频带。
通常以B 或7.02f ∆表示。
选择性：是指对通频带之外干扰信号的衰减能力，有两种描述方法：一是用矩形系数来说明临近波道选择性的好坏；二是用抑制比来说明对带外某一特定干扰频率N f 信号抑制能力的大小，其定义为)()(0N P P f A f A d =，式中)(0f A P 是中心频率上的功率增益；)(N P f A 是某特定干扰频率N f 上的功率增益。
抑制比用分贝表示则为)()(lg10)(0N P P f A f A dB d =工作稳定性：是指当放大电路的工作状态、元件参数等发生可能的变化时，放大器的主要性能的稳定程度。
引起不稳定的原因，主要是寄生反馈作用。
消除一切可能产生反馈的因素。
噪声系数：噪声系数是用来描述放大器本身产生噪声电平大小的一个参数。
放大器本身产生噪声电平的大小对所传输的信号，特别是对微弱信号的影响是极其不利的。
射频微波技术课程设计
射频微波技术课程设计专业班级：学号：学生姓名:指导教师：年月日设计题目：圆极化微带天线仿真设计一、内容摘要微带天线（microstrip antenna）在一个薄介质基片上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀方法制成一定形状的金属贴片，利用微带线或同轴探针对贴片馈电构成的天线。
微带天线分2 种：①贴片形状是一细长带条，则为微带振子天线。
②贴片是一个面积单元时，则为微带天线。
如果把接地板刻出缝隙，而在介质基片的另一面印制出微带线时，缝隙馈电，则构成微带缝隙天线。
二、设计任务及指标：设计一种谐振频率为920MHz的圆极化贴片天线，利用Ansoft公司的HFSS13.0对其进行建模并对其进行仿真分析天线的远区辐射场特性并进行一系列优化。
进一步理解微带天线的特性与应用，掌握微波天线的工程设计方法和技巧，熟悉三维电磁场仿真工具HFSS，了解微波天线产品的系统概念，提高专业素质和工程实践能力。
（1）工作频段：900~1200MHz。
（2）基板FR4：H=1.5mm，Er=4.4，tand=0.02。
（3）驻波比小于1.5。
（4）轴比小于3dB。
（5）方向性系数高于3dB。
（6）极化方式RHCP。
三、设计原理：1.微带贴片天线的工作原理微带贴片天线是由介质基片、在基片一面上有任意平面形状的导电贴片和基片另一面上的地板所构成。
天线要解决的两个重要问题是阻抗特性和方向特性。
前者要解决天线与馈线的匹配问题；后者要解决定向辐射或定向接收问题，也就是要解决提高发射功率或接收机灵敏度的问题。
而不论是阻抗特性还是方向特性都必须首先求出天线在远区的电磁场分布，为此要求解满足天线边界条件的麦克斯韦方程组。
对于这样一个电磁场的边值问题，严格的数学求解是很困难的。
因此，经常采用工程近似的方法进行研究，即用某种初始场的近似分布代替真实的准确分布来计算辐射场。
微带天线的辐射机理实际上是高频的电磁泄漏。
一个微波电路如果不是被导体完全封闭，电路中的不连续处就会产生电磁辐射。
实验五-微带天线设计_图文_图文
• 把Layout层映射到金属层，也就是把Cond层粘贴到Sub介质板上，如下图所 示，选择“Layout Layer”标签，在“Name”下拉列表中选择贴片所在的Layout层 cond，单击【Strip】按钮完成贴片的粘贴。设置金属层参数，单击【Applay】 ，然后单击“OK”
（4）添加端口
end Zt=sqrt(50*Zin) %计话框
优化目标对话框
• 进行优化仿真，下图为优化后的仿真结果。
• 打开前面仿真过的微带贴片的Layout文件，按照原理图尺寸在Layout中划出 匹配结的图形，然后设置板材参数，插入端口。
• S参数仿真。 中心频率还是发生了偏移！ 改进方法：减少匹配线长度，减少贴片长度
板材参数：
H:基板厚度(1.5 mm)，
Er:基板相对介电常数(2.65)
Mur:磁导率(1)，
Cond:金属电导率(5.88E+7)
Hu:封装高度(1.0e+33 mm)， T:金属层厚度(0.035 mm)
TanD:损耗角正切(1e-4)， Roungh:表面粗糙度(0 mm)
报告要求：
（1）简单叙述微带天线工作原理； （2）给出微带天线的版图尺寸； （3）给出版图仿真结果，并对其结果进行分析； （4）制作该天线，进行测试，给出天线的驻波测试结果，分析误差原因。
使天线辐射尽可能多的功率,必须使天线与空气匹配,输入驻波比尽可 能小。阻抗、驻波比与反射系数的关系为
(5) 辐射效率 Pr为天线辐射出的功率,单位为W；Pi为馈入天线的功率，单位为W 。 天线增益、方向性系数和辐射效率的关系： (6) 半功率角
(a) 按电场定义； (b) 按功率定义
1.3 常见的天线类型
射频实验报告
西安交通大学射频专题实验报告（一）匹配网络的设计与仿真实验目的1.掌握阻抗匹配、共轭匹配的原理2.掌握集总元件L型阻抗抗匹配网络的匹配机理3.掌握并(串)联单支节调配器、λ/4阻抗变换器匹配机理4.了解ADS软件的主要功能特点5.掌握Smith原图的构成及在阻抗匹配中的应用6.了解微带线的基本结构基本阻抗匹配理论信号源的输出功率取决于U s、R s和R L。
在信号源给定的情况下，输出功率取决于负载电阻与信号源内阻之比k 。
当R L=R s时可获得最大输出功率，此时为阻抗匹配状态。
无论负载电阻大于还是小于信号源内阻，都不可能使负载获得最大功率，且两个电阻值偏差越大，输出功率越小。
匹配包括：共轭匹配，阻抗匹配，并(串)联单支节调配器。
练习1.设计L 型阻抗匹配网络，使Zs=(46－j ×124) Ohm 信号源与ZL=(20+j ×100) Ohm 的负载匹配，频率为2400MHz.仿真电路图2. 设计微带单枝短截线线匹配电路，使MAX2660的输出阻抗ZS=（126-j*459）Ohm与ZL=50Ohm的负载匹配，频率为900MHz.微带线板材参数：相对介电常数：2.65相对磁导率：1.0导电率：1.0e20损耗角正切：1e-4基板厚度：1.5mm导带金属厚度：0.01mm仿真电路图仿真结果思考题1.常用的微波/射频EDA仿真软件有哪些？2.ADS, Ansoft Designer，Ansoft HFSS，Microwave Office， CST MICROWAVE STUDIO2.用ADS软件进行匹配电路设计和仿真的主要步骤有哪些？放置元件，连接电路图，参数设定，计算仿真。
3.给出两种典型微波匹配网络，并简述其工作原理。
L型阻抗匹配网络，π型阻抗匹配网络在RF理论中，微波电路和系统的设计（包括天线，雷达等），不管是无源电路还是有源电路，都必须考虑他们的阻抗匹配（impedance matching）问题。
微带贴片天线设计实验
微波技术与天线实验报告姓名张思洋学号411109060103 实验日期2014.04.11 实验名称微带贴片天线设计实验实验类型设计性实验目的1、熟悉并掌握HFSS设计微带天线的操作步骤及工作流程。
2、掌握ISM频段微带贴片天线的设计方法。
实验内容使用HFSS进行微带贴片天线的设计实现，创建设计模型，进行求解设置，设置求解频率为 2.45GHz，同时添加 1.5-3.5GHz的扫频设置，分析天线在1.5-3.5GHz频段内的电压驻波比，并运行仿真计算。
将谐振频率落在2.45GHz频点上。
最后进行相关的数据后处理。
实验原理微带天线是当今无线通信领域中广泛应用的一种天线，具有质量轻、体积小、易于制造等特点，本实验的ISM频段微带贴片天线是工作在2.45GHz，采用同轴线馈电的一种简单的微带天线。
微带天线的基本参数：工作频率 2.45GHz，介质板相对介电常数3.38，介质层厚度5mm，矩形贴片宽度41.4mm，辐射缝隙长度2.34mm,矩形贴片长度31mm，参考地长宽为61.8mm*71.4mm，同轴线馈点坐标（9.5，0）。
要求设计的天线最大增益大于7dB。
前后比大于5dB。
实验步骤及结果一、新建HFSS工程1.新建一个名为MSAntenna.hfss的工程文件。
2.将求解类型设置为Driven Model二、创建微带天线模型1.将模型的默认长度设置为毫米mm2.创建参考地在Z=0的XOY面上创建一个顶点位于（-45mm,-45mm）,大小为90mm*90mm的矩形面作为参考面，并把它命名为GND,并为其分配理想导体边界条件。
然后将此边界命名为PerfE_GND3.创建介质板层创建一个80mm*80mm*5mm的长方体作为介质板层，介质板层位于参考地面上，顶点坐标为（-40，-40，0），介质的材料为R04003。
4.创建微带贴片在z=5的XOY面上创建一个顶点坐标为（-15.5mm，-20.7mm，5mm），大小为31.0mm*41.4mm的矩形面作为微带贴片，命名为Patch，并为其分配理想导体边界条件。
(完整版)射频微带阵列天线设计毕业设计
射频微带阵列天线设计摘要微带天线是一种具有体积小、重量轻、剖面低、易于载体共形、易于与微波集成电路一起集成等诸多优点的天线形式，目前已在无线通信、遥感、雷达等诸多领域得到了广泛应用。
同时研究也发现由于微带天线其自身结构特点，存在一些缺点，例如频带窄、增益低、方向性差等。
通常将若干单个微带天线单元按照一定规律排列起来组成微带阵列天线，来增强天线的方向性，提高天线的增益。
本文在学习微带天线和天线阵的原理和基本理论，加以分析，利用Ansoft 公司的高频电磁场仿真软件HFSS，设计了中心频率在10GHz的4元均匀直线微带阵列，优化和调整了相关参数，然后分别对单个阵元和天线阵进行仿真，对仿真结果进行分析，对比两者在相关参数的差异。
最后得到的研究结果表明，微带天线阵列相较于单个微带天线，由于阵元间存在互耦效应以及存在馈电网络的影响，微带阵列天线的回波损耗要大于单个阵元。
但是天线阵列增益明显大于单个微带天线，且阵列天线比单个阵元具有更好的方向性。
关键词：微带天线微带阵列天线方向性增益 HFSS仿真Designof Radio-Frequency Microstrip ArrayAntennaABSTRACTMicrostrip antenna is a kind of antenna form with many advantages like,small size, light weight, low profile, easy-to-carrier conformal, easy integration with many other of microwave integrated circuits and so on. Now microstrip array wildly applied in the filed of wirelesscommunications, remote sensing and radar,and many other filed. While some study also found that because of the microstrip antenna’s structural characteristics, there are some disadvantages, such as narrow-band, low gain,poor directivity.Typically we use microstrip antenna elements arranged in accordance with certain laws together to form a microstrip array antenna to enhance the directivity and improve the gain of the antenna.In this paper, after learning the basic theory and principles about microstrip antenna and antenna array, I designed two kind of antenna models with 10GHz of center frequency,one is the single antenna,the other one is an antenna array with 4 single antenna .Then using Ansoft's software HFSS, optimize and adjust the relevant parameters .After that, we used the HFSS to simulate the single array element and an antenna array separay.Then analyzed the simulation results, compared to the difference in the relevant parameters. The resulting suggested that because of the presence of mutual coupling effects and the impact of the presence of the feed network between the pickets,the return loss of microstrip antenna array is greater than the single microstrip antenna array, but antenna gain is significantly larger than a single array antenna, and the antenna array the single microstrip antenna.Key words:Microstrip Array Microstrip Array Antenna Directivity Gain HFSS Simulation目录摘要 (I)第一章绪论 (1)1.1 微带天线 (1)1.2 微带天线阵 (2)1.3 设计目标和内容安排 (3)第二章微带天线和微带阵列天线的基本原理 (4)2.1 微带天线的基本原理 (4)2.1.1 微带天线的辐射机理 (5)2.1.2 微带天线的馈电 (5)2.1.3 微带天线的分析方法 (7)2.2 微带阵列天线原理分析 (9)2.3 天线的性能参数分析 (11)第三章微带阵元天线设计 (13)3.1 阵元设计 (13)3.1.1 介质基片的选取 (13)3.1.2 计算微带贴片的尺寸 (14)3.1.3 馈电与阻抗匹配 .......................................................... 错误！未定义书签。
设计实验 微带贴片天线设计
设计实验微带贴片天线的设计一、实验目的Fig. 1 微带贴片天线设计思路1、通过HFSS仿真设计微带贴片天线，具体参数要求如下：✓工作频率为2.6GHz，使用材料为FR4（相对介电常数ε=4.4），厚度为1.6mm的双面覆铜板；✓辐射贴片采用夹角为180°的扇形贴片，利用50Ω的微带线进行馈电，用1/4波导微带匹配段对天线进行阻抗匹配；✓要求天线的血站频率在2.55GHz~2.65GHz范围内，且仿真参数S11在谐振频率出小于-13dB。
2、天线设计思路参考Fig.1，仿真成功后做出实物板。
二、实验原理1、HFSS仿真设计流程：建立模型→设置边界和激励（包括金属板、介质板和空气盒子）→建立优化→设置求解条件，并执行仿真→生成结果。
2、利用APPCAD计算微带线参数：介质板厚度为1.6mm，FR4材料的相对介电常数ε=4.4，中心频率为2.6GHz，根据APCAD计算，如图Fig.2所示，为使微带线馈电电阻为50.04Ω，微带线宽度应为W3=3.06mm，并且1/4波导微带匹配段的长度应为L=15.65mm.Fig. 2 扇形贴片天线参数计算同时，金属板尺寸为100mm×75mm，可初步估计扇形半径R=33mm，馈线长度L3=5mm，匹配段宽度W=1mm。
根据以上参数可绘制如图Fig.3所示。
Fig. 3 扇形贴片天线参数和设计示意图3、制板流程：导出图形→打印胶片→PCB板打孔穿线→将胶片固定在PCB板上进行曝光→显影→刻蚀→用酒精除去感光膜→焊接→测试。
三、仿真过程与分析正面示意图背面示意图Fig. 4 微带贴片天线设计金属板示意图1、建立模型（Fig.4）。
打开HFSS，绘制介质板，第一个点（-10，0，0），第二个点相对坐标为（100，75，-1.6），建立尺寸为100mm×75mm×1.6mm的长方体。
●绘制正面图形：绘制馈线：第一个点（38.475，0，0），第二个点相对坐标（3.06，5，0），建立3.06mm×5mm的矩形馈线。
微带天线实验报告
实验课题：天线参数的分析仿真实验目的：运用HFSS 的仿真能力对矩形微带天线进行仿真实验内容：矩形微带天线仿真：工作频率7.55GHz ，天线结构尺寸如图所示，俯视图：侧视图材料：Ground Plane-PecSubstrate-Rogers RT/Duriod 5880Patch-pecFeedline-pec实验内容：1. 设置激励终端求解方式：HFSS>Solution type>Driven Termin2. 设置模型单位：3D Modeler>Units 选择mm3. 建立微带天线模型(1) 创建Ground plane,尺寸为x:28.1 y:32 z:0.05 修改名称为ground,修改材料属性为pec ，设置理想金属边界：选择ground ，点击HFSS>Boundaries>Assign>Perfect E ，将理想边界命名为：PerfE_ground(2) 建立介质基片：点击Draw>Box ， x: -14.05，y: -16，z: 0，dx: 28.1，dy: 32，dz: 0.794，修改名称为sub ，修改材料属性为Rogers RT/Duriod 5880，修改颜色为绿色(3) 建立天线模型patch ，点击Draw>Box ，x::-6.225,y:-8,z:0.794, dx: 12.45，dy: 16，dz: 0.05，命名为patch_1，点击Draw>Box ，x:-3.1125,y:-8,z:0.794, dx:2.46，dy: -8，dz: 0.05，命名为tatch_2，选中tatch_1和tatch_2，点击3D Modeler>Boolean>Unite ，修改名称为Trace ，修改材料属性为pec4 建立端口 需要首先创建供设置端口用的矩形，该矩形连接馈线与地（1）创建Port ：3D Modeler>Grid Plane>XZ ， x: -3.1125，y: -16，z: -0.05， dx:2.46，2.460.05dy: 0，dz: 0.894，命名为port（2）选中port，点击HFSS>Excitations>Assign >Lumped Port，在General标签中，将该端口命名为p1，点击Next，在Modes标签的Integration Line中点击None，选择New 里呢，输入x: -1.8825，y: -16，z: -0.05，dx: 0，dy: 0，dz: 0.894，点击Next直到结5 创建Air：Draw>box，输入x: -40，y: -40，z: -20，dx:80，dy: 80，dz: 40，修改名字为Air,设置辐射边界，点击HFSS>Boundaries >Radiation，命名为Rad16 设置边界条件。
微带天线设计实验报告hsff
微带天线设计实验报告hsff1. 引言微带天线是指一种在非导体衬底上，厚度远小于工作波长的金属片片状天线。
由于其结构简单、易于实现和与尺寸成正比的频率调谐特性，微带天线在无线通信系统、雷达系统、卫星通信系统等领域都有广泛应用。
本实验旨在设计一种基于微带天线的无线通信系统。
2. 设计原理微带天线的设计基于微带线的传输线理论和天线理论，通过调整微带天线的几何结构，可以实现对特定频率信号的发送和接收。
在本实验中，我们需要设计一种工作频率为2.4 GHz的微带天线。
微带天线主要由导体衬底、金属贴片和喇叭线组成。
导体衬底可以是介电材料，如玻璃纤维板、陶瓷板等，也可以是金属材料。
金属贴片是微带天线的辐射元件，其几何形状和尺寸决定了天线的频率特性。
喇叭线用于连接导体衬底和金属贴片，起到提供电信号的功能。
3. 设计步骤根据微带天线的设计原理和工作频率要求，我们可以按照以下步骤来设计微带天线：步骤一：确定导体衬底材料和尺寸根据设计要求选择合适的导体衬底材料，一般可选用介电常数在2到12之间的材料。
确定导体衬底的尺寸，以便适应工作频率。
步骤二：计算金属贴片的尺寸根据所选导体衬底的材料和尺寸，计算金属贴片的尺寸。
一般来说，金属贴片的长度和宽度与工作波长有关，且与导体衬底的介电常数相关。
步骤三：确定喇叭线的结构根据所选导体衬底的材料和尺寸，设计合适的喇叭线结构。
喇叭线的长度、宽度和厚度都会影响微带天线的频率调谐特性。
步骤四：制作微带天线样品根据设计得到的尺寸参数，使用相应的工艺方法制作微带天线样品。
常用的制作方法包括化学腐蚀、电镀等。
步骤五：测试天线性能通过天线测试仪器对微带天线进行性能测试，包括频率响应、增益、辐射图形等参数的测量。
4. 实验结果与分析经过设计和制作，在实验中成功制作了一种工作频率为2.4 GHz的微带天线样品。
经测试，该微带天线样品的频率响应符合设计要求，在工作频率范围内具有良好的增益和辐射特性。
为了进一步优化微带天线的性能，我们对设计参数进行了微调，得到了更好的工作频率和辐射特性。
微波与射频综合仿真-微波和射频电路设计大作业
微波和射频电路设计大作业题 目 微波与射频综合模块设计姓 名 学 号 专业班级 指导教师 分 院宁波理工学院一、实验目的1) 熟练掌握微带天线设计的基本流程，掌握矩形微带天线的设计方法。
2) LC 低通滤波器的设计方法及原理。
3) 将天线、滤波器、低噪放三个模块组合成一个模块。
二、实验仿真1. 微带天线天线模块仿真后得出的参数中可以计算需要匹配的微带线的长度。
参数大小可由1/21()22r c W f ε-+=，0.490.49d r L λλε≈=计算得出。
利用史密斯原图进行传输线匹配，从而达到比较好的仿真效果。
图1中可以发现经过圆心时驻波比保持在1左右，效果较好。
图1图2天线原理图图3没有采用单可变仿真的结果如图3所示，在2.4GHz处，S11=-28.007，效果不是很明显。
天线原理图如图2和4。
如果用单可变匹配来优化天线参数。
插入损耗小，且工作频率更加收敛于2.4GHz。
做过双可变的话，就会发现2.4GHz处匹配后的S达不11到-50dB，而是在-20dB左右，所以后来采用了单可变，并通过优化功能进行实现。
图4 天线原理图仿真结果如图5。
图5 单可变匹配结果由图可知，2.4GHz处的S11（插入损耗）为-30.298dB，匹配后效果应该理论上可以达到-50dB，所以不是十分理想的，但是工作频率却十分收敛于2.4GHz。
2.低噪声放大器低噪放位于接收机的最前端，要求其噪声越小越好。
为了抑制后面各级噪声对系统的影响，还要求有一定的增益，但为了不使后面的混频器过载，增益不适合过大。
且低噪放一般是与天线直接相连，所以要求它和天线的匹配性要好。
低噪放的原理图如图6。
图6 低噪放原理图仿真结果如图7和图8。
图7观察到最大增益为19.811dB，稳定系数为0.897，小于1，而只有系数大于1时才是稳定，所以不稳定。
使用负反馈可以让系统稳定，在源极添加小电感作为负反馈，如图1.7：图83. 滤波器滤波器采用了6阶的巴特沃斯滤波器图9。
射频电路专题实验 实验五 微带天线设计
Pr：被测天线距离R处所接收到的功率密度,单位为W/m2; Pi：为全向性天线距离R处所接收到的功率密度, 单位为W /m2
(3) 天线增益G定义为
Pr G Pi
相同输入功率
Pr：被测天线距离R处所接收到的功率密度,单位为W/m2; Pi：为全向性天线距离R处所接收到的功率密度, 单位为W /m2
实验五 微带天线设计、仿 真、制作与测试
一、天线的基本知识
1.1 天线的概念
天线：向空间发射或从空间接收电磁波的装置 天线功能: （1）能量转换功能:进行导 行波(或高频电流)和自由空 间波之间的能量转换; （2）定向作用:向空间发射 或从空间接收电磁波具有一 定的方向性。对于发射天线， 是指将电磁波能量向一定方 向集中辐射; 对于接收天线， 是只接收特定方向来的电磁 波.
2013-8-19
MW & Opti. Commu. Lab, XJTU
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2013-8-19
MW & Opti. Commu. Lab, XJTU
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• 类似上一步，完成天线阻抗变换传输线和50ohm传输线贴片。
(-33.4,39.5) (0,39.5) (-52.51,20.905) (-57.51,20.905) w2=2.31mm (-52.51,19.95) w1=0.40mm (-33.4,19.95) W=39.5mm (-33.4,19.55) (-57.51,18.595) (-52.51,18.595) l1=19.11mm (-52.51,19.55) (-33.4,05) L=33.4mm (0,0)
(-33.4,39.5) (0,39.5) (-52.9,20.845) (-57.9,20.845) w2=2.19mm (-52.9,19.895) w1=0.29mm (-33.4,19.895) W=39.5mm (-33.4,19.605) (-57.9,18.655) (-52.9,18.655) l1=19.5mm (-52.9,19.605) (-33.4,05) L=33.4mm (0,0)
设计实验微带贴片天线设计
设计实验微带贴片天线设计
（一）实验目的
了解微带天线设计的基本流程 掌握矩形微带天线的设计方法 熟悉在ADS的layout中进行射频电路设计
的方法 掌握用ADS进行阻抗匹配的方法
设计实验微带贴片天线设计
（二）设计要求
PCB板材质为Duriod5880（εr＝2.2），
厚度h＝0.762mm，设计一个工作频率为 3GHz的矩形微带天线。 天线采用微带馈电方式，馈线阻抗为 50Ohm
设计实验微带贴片天线设计
（三）微带天线的技术指标
辐射方向图 天线增益和方向性系数 谐振频率处反射系数 天线效率
设计实验微带贴片天线设计
（四）设计的总体思路
计算相关参数 在ADS的Layout中初次仿真 在Schematic中进行匹配 修改Layout，再次仿真，完成天线设计
这样整个天线的版图 就完成了，如右图所 示。
设计实验微带贴片天线设计
仿真预设置
在进行layout仿真之前，先要进行预设置。 在菜单栏选择Momentum ->Mesh>Setup，选择Global标签。 鉴于ADS在 Layout中的Momentum仿真是很慢的， 在允许的精度下，可以把“Mesh Frequency”和 “Number of Cells per Wavelength” 设置得小一点。本例中设 为3.5GHz。
最后在贴片宽边中间加入长度为3cm的50Ohm馈线。 这里先要计算馈线宽度。
设计实验微带贴片天线设计
馈线宽度的计算
在ADS主窗口中点击 打开一个原理图窗口； 在原理图窗口中选择Tools->LineCalc->Start
LineCalc，弹出传输线计算工具窗口(下页图)； 在LineCalc中选择Options->Preference…将长
微带天线实验报告
微波与天线实验报告实验名称：微带天线（Microstrip Antenna）实验指导：黎鹏老师学院：信息学院专业：通信国防一、实验目的：1.了解天线之基原理与微带天线的设计方法。
2.利用实验模组的实际测量得以了解微带天线的特性。
二、预习内容：1．熟悉天线的理论知识。
2．熟悉天线设计的理论知识。
三、实验设备：四、理论分析：天线基本原理：天线的主要功能是将电磁波发射至空气中或从空气中接收电磁波。
所以天线亦可视为射频发收电路与空气的信号耦合器。
在射频应用上，天线的类型与结构有许多种类。
就波长特性分有八分之一波长、四分之一波长、半波天线；就结构分，常见有单极型（Monopole ）、双极型（Dipole ）、喇叭型（Horn ）、抛物型（Parabolic Disc ）、角型（Corrner ）、螺旋型（Helix ）、介电质平面型（Dielectric Patch ）及阵列型（Array ）天线。
（一）天线特性参数1. 天线增益（Antenna Gain ’G ）：isotropicP P G =其中 G ——天线增益P ——与测量天线距离R 处所接收到的功率密度，Watt / m 2Pisotropic —— 与全向性天线距离R 处所接收到的功率密度,Watt / m 22. 天线输入阻抗（Antenna Input Impedance ’Zin ）：IV Z in =其中 Z in ——天线输入阻抗V ——在馈入点上的射频电压 I ——在馈入点上的射频电流以偶极天线为例，其阻抗由中心处73Ω变化到末端为2500Ω。
3. 辐射阻抗（Radiation Resistance ’Rrad ）：2iP R avrad= 其中Pav ——天线平均辐射功率，Wi ——馈入天线的有效电流，A I ——在馈入点上的射频电流对一半波长天线而言，其辐射阻抗为73Ω。
4. 辐射效率（Radiation Efficiency ’ ηr ）：input radiated r P P =η其中P radiated ——由天线幅射出的功率，WP input ——由馈入天线的功率，W5. 辐射场型（Radiation Pattern ）天线的电场强度与辐射功率的分布可利用一极坐标图来表示。
《射频电路与天线》实验指导书
《射频电路与天线》实验指导书目录实验一射频滤波器测量实验 (1)1、实验设置的意义 (1)2、实验目的 (1)3、实验原理 (1)4、实验设备 (2)5、实验内容 (2)6、实验步骤 (3)7、实验要求 (3)实验二功率分配器实验 (4)1、实验设置的意义 (4)2、实验目的 (4)3、实验原理 (4)4、实验设备 (5)5、实验内容 (5)6、实验步骤 (5)7、实验要求 (5)实验三定向耦合器实验 (6)1、实验设置的意义 (6)2、实验目的 (6)3、实验原理 (6)4、实验设备 (8)5、实验内容 (8)6、实验方法和步骤 (8)7、实验要求 (8)实验四放大器实验 (9)1、实验设置的意义 (9)2、实验目的 (9)3、实验原理 (9)4、实验设备 (11)5、实验内容 (11)6、实验步骤 (11)7、实验要求 (11)实验五微带天线实验 (12)1、实验设置的意义 (12)2、实验目的 (13)3、实验原理 (13)4、实验设备 (21)5、实验内容 (21)6、实验步骤 (22)7、实验要求 (22)实验六压控振荡器（VCO）实验 (23)1、实验设置的意义 (23)2、实验目的 (23)3、实验原理 (23)4、实验设备 (24)5、测量内容 (25)6、实验步骤 (25)7、实验要求 (25)实验七混频器实验 (26)1、实验设置的意义 (26)2、实验目的 (26)3、实验原理 (26)3.1、概述 (26)3.2、双平衡混频器 (27)4、实验设备 (29)5、实验内容 (29)6、实验步骤 (29)7、实验要求 (30)实验八射频前端发射/接收机 (31)1、实验设置的意义 (31)2、实验目的 (31)3、实验原理 (31)3.1、射频发射机原理 (31)3.2、射频接收机原理 (32)4、实验设备 (35)5、实验内容 (35)6、实验步骤 (35)7、实验要求 (36)实验一射频滤波器测量实验1、实验设置的意义本实验通过对射频滤波器的测量，熟悉频谱滤波器的使用方法和射频器件的测量方法，巩固射频滤波器的相关知识。
射频技术实验报告
传输线理论一：试验目的1.了解基本传输线、微带线及史密斯圆的特性。
2.学习微带线的设计方法。
3.利用实验模块进行测量，以掌握微带线的特性。
二、实验内容1、完成开路传输线的S11的测量，记录数据；并与示波器观察的结果比较。
2、完成短路传输线的S11的测量，记录数据；并与示波器观察的结果比较。
3、完成50Ω微带传输线的S11、S21的测量，记录数据；并与示波器观察的结果比较。
三、实验设备1、ZY12RFSys32BB1射频训练系统：1台。
2、实验模块：传输线模块1个。
3、示波器（20MHz，双踪，X-Y模式）：1台。
4、50ΩBNC连接线（浅色、长线）：2条。
5、1MΩBNC连接线（黑色）：2条。
6、50Ω匹配负载：4个。
四、实验步骤1、开路P1端口的S11测量P1端口S11与频率曲线图如下：2、短路P2端口的S11测量：P2端口S11与频率曲线图如下：3、传输的测量：P3端口S11与频率曲线图如（2）．传输P3、P4端口的S21测量：P4端口S21与频率曲线图如下：五、实验总结1、开路：开路对应全反射状态，此时的反射S11最大，理想情况下等于零dB。
2、短路：短路对应全反射状态，此时的反射S11最大，理想情况下等于零dB。
3、传输：模块的传输是匹配状态下的微带传输，此时的反射S11最小；传输S21最大，理想情况下等于零dB。
但实际上由于仪器本身的误差，大多数情况下不为0dB。
微带天线一：试验目的1、了解天线的基本原理。
2、学习微带天线的设计方法。
3、利用实验模块进行实际测量，以掌握微带天线的特性二、实验内容1、微带天线S11测量。
2、根据距离不同和方向不同，测量微带天线用作发射和接收时的S21值。
三、实验设备1、射频训练系统主机：一台2、示波器：一台3、实验模块：微带天线模块2个4、50ΩBNC连接线（浅色长线）：2条5、50Ω匹配负载：3个6、1MΩBNC连接线（黑色）：2条四、实验步骤1、圆形微带贴片天线的S11测量：S11与频率曲线图如下：2、圆形微带贴片天线的S21测量：S21与频率曲线图如下：五、实验总结微带天线是在带有导体接地板的介质基片上贴加导体箔片而成的天线。
实验六：微带天线设计与仿真
在下列窗口中可以看到各种天线仿真结果（如面电流分布）。
点击远场菜单“far field”,可有如下三维电场分布图，可见辐射场只在天线的上侧。
天线电流分布动画
11、枝节匹配法 进入电路图设计窗口，将文件命名为pipei，选择元件列表中的 将 拖入窗口中，它代表天线的相关参数。利用前面学过的匹配原理可得到一 个匹配网络。
⑴分别设置源 和负载阻抗
⑵加入一段 传输线，调 整特性阻抗 和电长度使 源与负载间 建立一个匹 配线。
通过前面的匹配得到了该段传输线的特性阻抗为122Ω，电长度为830，通过 linecalc计算模块得到两端传输线的导带宽带和长度如下图。该段传输线之后可 以在连接任意长度和特性阻抗为50的传输线代表输入天线的馈Monentum】→【Substrate】→ 【Create/Modify】，在弹出的菜单中设置基板基本参数，将”FreeSpace“重新 命名为”Air”，将介质命名为FR4，并设置介质厚度为1.6mm，介电常数为4.4， 以及损耗角正切为0.02，接地板不需设置，默认为”//////GND/////。如图
同理计算50Ω馈线的导带宽度和长度（可任意)。
得到的馈线参数结 果
由得到的计算结果对前面的匹配电路图的两端传输线进行宽带和长度进行 设置，然后进行仿真，观察匹配后的仿真结果。
可见匹配后的仿真图符合输入端反射损耗大于10dB要求，下面我们将得到 的两端传输线创建到电路板图中去，实现微带天线的匹配，最后测试版图仿真结 果。
辐射贴片
L
L
εr
h W
h
W △L L 辐射缝隙 一般W的长度要小于L的长度，否则会产生高次模而导致场畸变。
微带天线的馈电方式： 1、微带线馈电 2、同轴线馈电 W