12.5GHz 4×4微带天线阵列的设计详细教程

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4阵列原计划微带天线设计要点

编号：毕业设计(论文)说明书题目：圆极化微带4单元阵列天线学院：专业：学生姓名：学号：指导教师：职称：题目类型：理论研究实验研究工程设计工程技术研究软件开发2012 年 6 月 5 日摘要圆极化天线具有一些显著的优点: 任意线极化的来波都可以由圆极化天线收到, 圆极化天线辐射的圆极化波也可以由任意极化的天线收到; 圆极化天线具有旋向正交性, 圆极化波入射到对称目标反射波变为反旋向等。

正是由于这些特点使圆极化天线具有较强的抗干扰能力, 已经被广泛地应用于电子侦察和干扰,通信和雷达的极化分集工作和电子对抗等领域。

目录第一章微带天线简介.............................. 错误!未定义书签。

§1.1微带天线的发展 ............................. 错误!未定义书签。

§1.2微带天线的定义和结构 ....................... 错误!未定义书签。

§1.3微带天线的优缺点 ........................... 错误!未定义书签。

§1.4微带天线的应用 (6)第二章微带天线的辐射原理与分析方法.............. 错误!未定义书签。

§2.1微带天线的辐射原理 ......................... 错误!未定义书签。

§2.2微带天线的分析方法 ......................... 错误!未定义书签。

§2.2.1 传输线模型法 (8)§2.2.2 空腔模型法............................ 错误!未定义书签。

§2.2.3 积分方程法............................ 错误!未定义书签。

§2.3微带天线的馈电方法 ......................... 错误!未定义书签。

阵列结构的微带天线

ａｔｎａｆｒｃｒｕａｏａｚｔｏ＂ＭｉｒｗａｅＯｐ．Ｔｅｈｏｎｅｎｏｉｃｌｒｐｌｒａｉｎｉｃｏｖｔｃｎｌｅ，２１，Ｌｔｔ９（）
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近些年来，微带天线由于具有易加工，成本低，面积小，结构简单，馈电方式灵活，能与有源器件的电路集成为统一的整体等优点，而得到越来越广泛的应用。微带天线的单元增益一般为６Ｂ～ｄｉ因此常ｄｉ８Ｂ，采用由微带单元组成的微带阵列天线来获得更大的增益或实现特定的
科技信息
高校理科研究
阵列结构的微带天线
中国计量学院信息工程学院赵春喜
［摘要］文设计了４×４阵列微带天线，本天线中心频率在５ＧＨｚ带宽是２０．５，０ＭＨｚ增益达到１ｄｉ，９Ｂ以上。天线尺寸为１０×１９８０ｍｍ
ｌＧｕ，Ｋ．．ｕ，Ｋ．．ｅ，ＬＰｏｅＰｏｉｔ— ｅｎｕｒＪｘ．ｏ３ＹＭＬｋＦＬｅ — ｒｂｒｘｍｉＦｄＡｎｌｙａＲｉｇＭｉｒｓｉＡｔｎｓＩＥｒｎｎｅｎｓｒｐｇｔ４（，９２，ｎｃｏｔｐｎｅａＥＥＴａｓＡｔａｏａａ．９１１ — １ｒｎ，ｎＰ，）
带宽为２０ｚ驻波比小于１５满足微波无线通信的需要。０ＭＨ，．，参考文献

(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。

波束赋形天线阵列的制作方法

波束赋形天线阵列的制作方法1.确定系统需求：在制作波束赋形天线阵列之前，需要首先确定系统的需求，包括通信频率范围、通信距离、通信带宽等。

这些信息将决定天线阵列的设计参数和构造。

2.设计天线元素：根据系统需求，设计单个天线元素的参数。

天线元素可以是单极子天线、双极子天线或者其他特殊形状的天线。

参数的设计包括天线尺寸、天线形状、天线材料等。

3.计算天线阵列参数：根据所需的波束特性，计算天线阵列的参数，包括天线元素的间距、阵列的大小以及阵列的形状。

这些参数的选择将决定天线阵列的波束形成性能。

4.制作单个天线元素：根据设计的参数，制作单个天线元素。

制作过程中需要选择合适的天线材料，如铜、铝、金属合金等，并根据设计要求切割、折弯或打孔等加工。

5.连接天线元素：将制作好的天线元素按照计算得到的阵列参数连接在一起。

连接方法可以有线连接和无线连接两种，根据需求选择适合的连接方式。

6.添加天线阵列控制电路：为天线阵列添加控制电路，以实现波束赋形功能。

控制电路可以采用模拟电路或数字电路，通过调整电路中的相位和幅度可以控制天线阵列的辐射方向和波束特性。

7.测试和调试：制作完成后，对天线阵列进行测试和调试。

可以使用天线测试仪器进行辐射特性测试，比如测量增益、方向图和波束宽度等参数。

在调试过程中可能需要调整阵列参数和控制电路以达到设计要求。

8.优化和改进：通过测试和调试，根据实际情况进一步优化和改进天线阵列的设计。

例如，可以修改天线元素的形状和尺寸，改变阵列的布局或者调整控制电路的参数，以提高波束赋形效果和系统性能。

总结：制作波束赋形天线阵列是一个复杂的过程，需要深入了解天线理论、电磁场理论和信号处理等知识。

通过合理的设计和调试工作，可以实现对无线通信信号的定向传输和干扰抑制，提高系统的性能和可靠性。

4×4单元面阵自适应天线系统的设计与实现

4×4单元面阵自适应天线系统的设计与实现汪万维;胡铁乔;夏冬【摘要】面阵系统所采用阵元数多,数据量大,对信号处理机的实时处理能力要求非常高.系统采用基于参考信号的LMS算法,收敛速度较快、运算量低,且易于硬件实现.系统平台采用目前流行的DSP&FPGA架构,具有高速运算和处理能力,解决了面阵系统对实时处理机的苛刻要求.测试结果表明,系统能自适应地控制天线阵列方向图在用户信号方向产生高增益波束,在干扰信号方向产生较深零陷,并实现零误码率通信.%The element number and the data quantity of the planar array are quite large,so it requires high performance for signal processor. LMS algorithm based on reference signal has fast convergence and low computadion.also easy to be implemented. The popular DSP&FPGA architecture with high-speeding calculating and processing ability is used by the system platform, which solves the real-time demanding of the planar system. The test result shows that the system could adaptively steer the array directional pattern to form the main narrow beams with high gain in the direction of the users' signals while deeply nulling the interference signals, also achieve zero error rate communication.【期刊名称】《中国民航大学学报》【年(卷),期】2011(029)005【总页数】5页(P42-45,49)【关键词】面阵;LMS算法;DSP;FPGA【作者】汪万维;胡铁乔;夏冬【作者单位】中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室,天津300300;中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室,天津300300;中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室,天津300300【正文语种】中文【中图分类】TN911.7平面阵列是实际应用最广泛、最有效的天线阵列，相对于线阵和圆阵来说，其相对面积较小，一次采样的数据量大，受频率漂移的影响小，数据失真小。

05_ADS2012微带天线设计教程

05_ADS2012微带天线设计教程ADS 2012微带天线设计教程1.创建⼀个天线⼯作区，点击，在取个好听点的名字，记得要全英⽂的，⼀个礼拜以后⾃⼰还看得懂的哦，然后直接点下⾯的Finish即可；2.然后界⾯就变成这样了：3.记得现在Option-》Technology->Layer definitions，⾥⾯，点击show other Technology Tabs，⾥⾯设置layout unit为mm。

4.点击中间的，可以⽣成⼀个空⽩的版图⽂件，是这样的：；5.点击上⾯的Opinions‐>Preferences，选择最后⾯对Units/Scale，⾥⾯设置各种量纲单位，把长度单位设置为mm；6.把贴⽚天线画上去，点击右上⽅的，在版图上随便画出⼀个矩形，然后双击这个矩形，可以修改其坐标和长宽，改成：这样就创建了⼀个宽30mm，⾼25mm的矩形天线雏形；你可以尝试修改这些坐标和尺⼨看看有什么变化。

7.我们还需要告诉ADS软件，我们是在怎么样的介质基板上做天线的，在【Options】 > 【Technology】>【 Material definitions】从数据库选择FR_4，并做修改8.天线的材料可以⽤Cu，是在上⾯【 Material definitions】的Conductors ⾥⾯添加的9.打开[EM]->【Simulation Setup】，Substrate 和 Ports 选项后各有⼀个黄⾊的警⽰图标⾥⾯可以看到哪些部分还没做设置，上⾯我们只设置了基板的材料，但是基板⼏何结构参数还没设置，⽐如基板厚度，层数等。

10.选择默认的基板名称Substrate1，这时打开设计窗⼝。

11.这是⼀个默认图层的3D基板View，这个基板有⼀个导电层，⼀个介质层，还有默认的边界条件。

新建基板都是从这⼀步开始的。

查看右侧的信息栏，它告诉你怎样进⾏选择、添加、删除项⽬。

高增益微带天线阵列的设计

摘要作为应用系统中常选用的微带天线，虽然具有体积小、重量轻、剖面薄、等优点，但是在效率和方向性这些基本性能上，一般的单个微带天线很难做的很好。

而为了解决这个基本问题，将若干微带天线构成天线阵，就成为了常用的解决办法。

本论文根据远距离射频识别系统对天线的需求，设计了一种工作在2.45GHz频率下的微带天线阵，并对其结构进行了改良设计。

论文的主要工作是：首先，阐述了微带天线和天线阵列的基本理论，以及微带天线的基本设计步骤，综合天线阵元和匹配网络，馈电网络，设计出了一个由八个等幅同相馈电的阵元所组成的均匀直线阵列。

然后，使用高频仿真软件HFSS，对设计出的天线结构建模。

最后，根据对直线阵列的结构，性能的分析，提出了将八元直线阵列转变成两列四行的平面阵列，然后将平面阵列在仿真软件中重新建立模型。

通过对直线阵列和平面阵列的仿真结果可以得出结论：在相互间距略小于二分之一波长的情况下，直线阵列达到最佳辐射，方向性最好。

在最佳距离下，增加阵元可以使得天线的的最大增益提高，但是会出现更多的副瓣。

而平面阵列相比于直线阵，虽然在垂直于轴向的平面上出现了更多的副瓣，但是主瓣宽度得到了很大的压缩，得到了更好的方向性。

而平面阵带来的问题就是由于相互耦合变得严重，使得匹配程度的下降，结果就是效率的损失，和方向性增强一起作用的结果就是总体增益和直线阵相差不多。

但是由于平面阵主瓣宽度的变小，方向性的明显提高，平面阵更适合用于对方向敏感的工作环境。

关键词：微带天线；天线阵；高增益；HFSS；仿真ABSTRACTMicro-strip antenna is often chosen in applications. It has small size, light weight, thin profiles, etc. But as the basic properties, the efficiency and direction of one single micro-strip antenna are very difficult to do well. In order to solve this fundamental problem, pose a number of micro-strip antenna arrays, has become a common solution.In this paper, a micro-strip antenna array which works in 2.45GHz frequency is designed based on needs of long-range radio frequency identification and the structure design is improved.The works of this paper are below: First of all, it expatiate the micro-strip antenna and antenna array's basic theory and basic steps of design of micro-strip antenna. Based on the structure of the antenna array element and the matching network, the feed network, design an eight elements uniform linear array with the elements feed by same amplitude and phase circuits .Then ,use the high frequency simulation software HFSS ,model the structure of the designed antenna .Finally, based on analysis of the linear array structure and performance , put forward the eight elements linear array into a four lines two rows planar array and then model structure of the array in the simulation software.According the simulation results of linear array and planar array, these can be concluded: in the mutual spacing of slightly less than half wavelength, the linear array achieve the best radiation, the directivity is the best. Under this spacing, the maximum gain can be increased by increasing the number of the elements, but there will be more sidelines .Compared with linear array, the planar array compresses the main lobe width very much although get more side lobes in the plane perpendicular to the axial, and get a better directivity. Plane array brings problem that the mutual coupling become serious which brings the loss of efficiency. However, due to the narrow width of main lobe, improved directivity, the planar array is more suitable for the sensitive directional working environment.Key Words：Micros trip antenna; antenna array; high gain; HFSS; simulation目录1 绪论 (1)1.1 微带天线的发展及现状 (1)1.2 微带天线阵 (2)1.3设计目标 (3)2 微带天线的基本原理 (4)2.1 微带天线的基本原理 (4)2.2 微带天线的分析方法 (6)2.2.1传输线法 (6)2.2.2空腔理论 (8)2.2.3多端口网络模型 (9)2.2.4数值分析方法 (10)3 天线阵原理 (12)3.1二元阵与方向图乘积定理 (12)3.2均匀直线阵 (13)4微带天线阵列的设计 (16)4.1 阵元的设计 (16)4.1.1介质基板的选取 (16)4.1.2单元宽度的选取 (17)4.1.3单元长度的确定 (18)4.2馈电与匹配 (18)4.2.1馈电方式的选择 (18)4.2.2匹配网络的设计 (19)4.3阵列的设计 (20)5仿真分析 (23)5.1仿真使用软件 (23)5.2仿真过程 (23)5.2.1方向图 (24)5.2.2 S参数 (25)5.2.3增益特性 (26)5.2.4输入阻抗 (27)5.2.5直线阵的总结分析 (28)5.3平面阵的仿真 (28)5.3.1方向图 (29)5.3.2 S参数 (31)5.3.3增益 (31)5.3.4输入阻抗 (32)5.3.5 平面阵的总结分析 (32)结论 (34)参考文献 (35)致谢 (36)1 绪论1.1 微带天线的发展及现状天线作为天线作为无线通信不可缺少的一部分，其基本功能是辐射和接收无线电波，其性能的优劣对整个系统的性能有着重要的影响。

GHz四元微带天线阵设计方案

天线方案在设计2.4GHz 单向无线通信系统中，鉴于传输信号带宽较窄，对天线小型化要求不高（不大于250250mm mm ），因此收发天线采用设计制作简单、材料廉价易得的微带阵列天线，而且由于收发天线互易性，发射与接收天线采用同一设计方案。

天线单元采用矩形贴片设计，最后组成2*2的四元微带天线阵列。

该天线具体设计性能指标如下：工作频率：2.44~2.45GHz增益：>6dB下文介绍本微带阵列天线相关的设计理论与设计过程。

上世纪50年代微带辐射器的概念被人提出，70年代初出现了第一批使用的微带天线。

微带天线的最基本形式是在有金属导体接地的介质基片上贴加金属导体薄片。

贴片可以是任意形状，它是利用微带天线、同轴探针等结构对贴片馈电，在导体贴片与接地板之间激励起射频电磁场，并通过贴片周围与接地板之间的缝隙向外辐射。

因此可认为微带天线是一种缝隙天线。

可用不同的天线单元来组成阵列天线，提高其性能来满足不同的需要。

1.贴片单元设计结构最简单的微带天线是由贴在带有金属底板的介质基片上的辐射贴片所构成的。

贴片导体通常是铜或金，它可取任意形状。

但是通常都采用常规的形状以简化分析和预期其性能。

基片的介电常数应较低，这样可以增强产生辐射的边缘场。

微带天线单元货微带天线阵列其结构通常都比较简单，但其电磁场的分析却很复杂。

一方面，微带天线的品质因数很高，使得较难得到精确的阻抗特性；并且，戒指的各向异性、加载、损耗、表面波效应等影响也较严重。

另一方面，微带天线的几何结构也是多种多样的，包括不同的贴片形状、馈电方法，以及寄生单元或层叠单元的应用，共面馈电网络与有缘线路的集成等。

微带天线的分析方法主要氛围基于简化假设的近似方法和全波分析方法两大类。

全波分析方法有更好的适应性和更高的精度，但速度较慢。

第一类方法包括传输线模型，空腔模型和分段模型。

这种方法将贴片单元当做一段传输线或是空腔谐振器，简化了分析和计算，提高了速度，并且物理概念清晰，可以提供设计的初始数据。

5g微带阵列天线仿真设计

要求：利用介质常数为2.2，厚度为1mm ，损耗角为0.0009的介质，设计一个工作在5G 的4X4的天线阵列。

评分标准：良：带宽〈7%优：带宽〉7%且效率大于60%1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板，假设介质的介电常数为r ε，对于工作频率f 的矩形微带天线，可以用下式设计出高效率辐射贴片的宽度W ，即为：121()2r c w f ε-+=式中，c 是光速，辐射贴片的长度一般取为/2e λ；这里e λ是介质内的导波波长，即为：e λ=考虑到边缘缩短效应后，实际上的辐射单元长度L 应为：2L L =-∆式中，e ε是有效介电常数，L ∆是等效辐射缝隙长度。

它们可以分别用下式计算，即为：1211(112)22r r e h wεεε-+-=++ (0.3)(/0.264)0.412(0.258)(/0.8)e e w h L hw h εε++∆=-+2.单元的仿真由所给要求以及上述公式计算得辐射贴片的长度L=19.15mm,W=23.72mm 。

采用非辐射边馈电方式，模型如图1所示：图1 单元模型此种馈电方式，可以通过移动馈电的位置获得阻抗匹配，设馈电点距离上宽边的偏移量为dx,经仿真得到当dx=4mm 时，阻抗匹配最好。

另外，之前计算出的尺寸得到的谐振点略有偏移，经过仿真优化后贴片尺寸变为L=19mm,W=23.72mm 。

仿真结果图如图2，图3所示。

3.504.00 4.505.00 5.506.00 6.50Freq [GHz]-30.00-25.00-20.00-15.00-10.00-5.000.00d B (S (1,1))HFSSDesign1XY Plot 1ANSOFTm 1m 2m 3Curve InfodB(S(1,1))Setup1 : Sw eepName XYm 1 4.9500-10.3381m 2 5.0600-10.1725m 35.0000-26.9508图2 S11参数-200.00-150.00-100.00-50.000.0050.00100.00150.00200.00Theta [deg]-20.00-15.00-10.00-5.000.005.0010.00d B (G a i n T o t a l )HFSSDesign1XY Plot 2Curve InfodB(GainTotal)Setup1 : LastAdaptive Freq='5GHz' P hi='0deg'dB(GainTotal)Setup1 : LastAdaptive Freq='5GHz' P hi='90deg'图3 增益图从图中可以看出谐振点为5GHz ，计算的相对带宽为2.2%，增益为5.78dB 。

4×4单元面阵自适应天线系统的设计与实现

要问题。
术的核心是自适应波束形成算法，考虑目前硬件水平和相关算法硬件实现的难易性，本文选用基于训练序列的ＬＳ算法，Ｍｔ实现在需要的通信方向接收信息，同时在干扰方向形成波束零点，实现抗干扰通信。
汪万维，胡铁乔，夏冬
（中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室，天津所采用阵元数多，据量大，面数对信号处理机的实时处理能力要求非常高。系统采用基于参考信号
（ＴａｊｅａｆｒｖｎｅｉａＰｏｅｓｇ，ＡＵＴａｊｎ３００，ｈｎ）ｉｉｙＬｂｏＡｄａｃｄＳｎｌｒｃｓｉＣＣ，ｉｉ０３０ＣｉａｎｎＫｇｎｎ
Ａｂｔａｔｈｌｍｅｔｎｍｂｒａｄｔｅｄｔｕｎｉｆｔｅｐａａｒａｒｕｔａｇ，Ｏｉｒｑｉｓｈｇｅｏｍａｃｓｒｃ：ＴｅｅｅｎｕｅｎｈａａｑａｔｙｏｌｎｒａｒｙａｅｑｉｌｒｅＳｔｅｕｒｉｈｐｒｒｎｅｔｈｅｅｆｆｒｓｇａｒｃｓｏ．ＭＳａｇｒｔｍａｅｎｒｆｒｎｅｓｎｌａａｔｃｎｅｇｎｅａｄｌｗｃｍｐｔｄｏ，ｌｏｏｉｎｌｐｏｅｓｒＬｌｏｉｈｂｓｄｏｅｅｅｃｉａｓｆｓｏｖｒｅｃｎｏｏｕａｉｎａｓｇｈｅｓｅｉｌｍｅｔｄＴｅｐｐｌｒＤＳ＆ＦＧＡａｃｉｃｕｅａｙｔｂｍｐｅｎｅ．ｈｏｕａＰＰｒｈｔｔｒｗｉｉｈｓｅｄｎａｃｌｔｇａｄｐｏｅｓｎｏｅｔｈｇ — ｐｅｉｇｃｌｕａｉｎｒｃｓｉｇｈｎａｉｔｓｕｅｙｔｅｓｓｍｌｔｒ，ｉｈｓｌｅｔｅｒａ－ｉｅｎｉｇｏｈｌｎｒｓｓｍ．ｈｅｔｂｌｙｉｓｄｂｈｙｔｐａｏｉｅｆｍｗｈｃｏｖｓｈｅｌｔｍｅｄｍａｄｎｆｔｅｐａａｙｔｅＴｅｔｓ

5g微带阵列天线

5G 微带阵列天线要求：利用介质常数为2.2，厚度为1mm ，损耗角为0.0009的介质，设计一个工作在5G 的4X4的天线阵列。

评分标准：良：带宽〈7%优：带宽〉7%且效率大于60%1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板，假设介质的介电常数为r ε，对于工作频率f 的矩形微带天线，可以用下式设计出高效率辐射贴片的宽度W ，即为：121()2r c w f ε-+=式中，c 是光速，辐射贴片的长度一般取为/2e λ；这里e λ是介质的导波波长，即为：e λ=考虑到边缘缩短效应后，实际上的辐射单元长度L 应为：2L L =-∆式中，e ε是有效介电常数，L ∆是等效辐射缝隙长度。

它们可以分别用下式计算，即为：1211(112)22r r e h wεεε-+-=++(0.3)(/0.264)0.412(0.258)(/0.8)eew hL hw hεε++∆=-+2.单元的仿真由所给要求以及上述公式计算得辐射贴片的长度L=19.15mm,W=23.72mm。

另外，之前计算出的尺寸得到的谐振点略有偏移，经过仿真优化后贴片尺寸变为L=19mm,W=23.72mm。

仿真结果图如图2，图3所示。

图2 S11参数图3 增益图从图中可以看出谐振点为5GHz，计算的相对带宽为2.2%，增益为5.78dB。

2. 2×2阵列设计设计馈电网络并组阵，模型图如图4所示。

图4 2×2微带天线阵列图5 S11参数由S11参数可以看到2×2阵列天线谐振点为5GHz，且此时的S11=-19dB，说明反射损耗小，匹配良好。

相对带宽约为2.8%。

图6 方向图由方向图可以看出2×2阵列天线的增益为13.96dB,第一副瓣电平为-10.6dB，可知组阵能使天线的增益变高。

12.5GHz 4×4微带天线阵列的设计

12.5GHz 4×4微带天线阵列的设计
随着无线通信技术的迅速发展，小型化、大容量的通信系统成为现在
以至于为来的主要发展目标。

由于双极化天线具有同频段的双通道通信、提高
通信容量、实现双工操作、可以提高系统灵敏度、抗多径效应等性能，从而日
益得到人们的青睐。

由于微带贴片天线在馈电方式和极化制式的多样化，以及
馈电网络、有源电路集成一体化等方面具有很多的优点，从而采用双极化天线
成为提高通信容量的一种比较实际的做法。

目前常用的双极化工作方式主要有
两类，第一就是利用方贴片作为辐射单元，对方贴片天线采用正交边双馈电就
能激励一对极化方向相互垂直的辐射波。

第二就是利用不同层的天线阵列分别
实现不同的极化，缺点是结构复杂，制作困难，造价高。

我们采用在同一平面
上实现两种极化方式，贴片单元的馈电方式却不用改变。

本文就是设计实现了
这种双极化微带天线阵列的组阵单元-4 乘以4 天线阵列。

1 微带天线阵列的设计
本文采用的贴片天线的基本结构如
设计过程中贴片层和接地层都采用铜，介质层采用介电常数为2.2 的Rogers RT/duroid 5880。

根据天线工作的中心频率12.5GHz，微带贴片天线单元的长和宽、反馈部分的长宽、组阵单元之间的阻抗匹配以及其他相关数据都可
以通过计算或者仿真优化得到。

根据以上的计算及仿真数据，我们制成了天线
的PCB 板，4 乘以4 微带天线阵列的实物
2 微带天线阵列的仿真和测试结果
我们通过Ansoft HFSS 仿真软件对天线阵列首先进行了仿真计算，。

一个12GHz频段的开槽耦合微带天线阵的设计

一个12GHz频段的开槽耦合微带天线阵的设计
吴迪
【期刊名称】《上海大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2003(009)004
【摘要】该文介绍了一个12GHz频段的开槽耦合微带天线阵设计.天线单元的耦合开槽采用"H"形状,各天线单元采取并列馈电方式.为增大天线的频带宽度,在印制有辐射单元和馈电线路的两个微带线路板之间加入了空气间隙.基于4×4单元天线阵仿真结果设计的8×8单元天线阵具有11.3～13.0 GHz(S11<-10 Db)的宽频带及22.3 dBi 的最大增益.
【总页数】3页(P291-293)
【作者】吴迪
【作者单位】上海大学,通信与信息工程学院,上海,200072
【正文语种】中文
【中图分类】TN821.1
【相关文献】
1.一种新颖的Ku频段宽带微带天线阵的设计 [J], 李飞
2.解耦合的紧凑微带天线阵设计 [J], 王友保;史超;林海
3.串联邻近耦合馈电微带天线阵列的设计 [J], 吴跃敏;汪敏;李翌璇;吴文
4.北斗S频段圆极化微带振子天线阵的设计 [J], 商锋;牛凡
5.共口径波束可控双缝隙耦合微带天线阵设计 [J], 段磊;赵伟;亓东;李晓
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Ka波段4×4圆锥共形微带天线阵列设计

第二部分微波毫米波天线与散射311Ka 波段4×4圆锥共形微带天线阵列设计刘敏冯子睿孙凤林吴群哈尔滨工业大学电子信息技术研究院摘要：本文设计了一种中心频率为35GHz ，与理想导体圆锥共形的4×4微带天线阵列。

采用一种不同于传统的微带馈电方式——底边馈电（HFM ）设计矩形微带贴片单元，利用该单元构成锥面共形微带阵列，并讨论了圆锥曲率对共形天线阵列辐射性能的影响。

最后用CST 有限积分电磁仿真软件对该设计进行了验证。

关键字：毫米波，圆锥共形，微带天线，底边馈电，圆锥曲率4×4 Ka-band Conical ConformalMicrostrip ArrayMin Liu, Zi-Rui Feng, Feng-lin Sun,Qun WuHarbin Institute of TechnologyAbstract: Design of a 35GHz conformal microstrip patch antenna 4×4 elements array on a perfectly conducting cone is presented. A new kind of microstrip feed approach, which is hemline feed method (HFM, is used to design the patch element. And this kind of elements is used for forming the conformal microstrip array. The influence of the conical curvature on the radiation features of the conformal antenna array is discussed. Simulations by the CST MICROWAVE STUDIO are given to verify this present design. Key Words: millimeter wave, conformal array, microstrip antenna, HFM, conical curvature1 引言现代军事装备高新技术应用不断增多，机载、星载及各类武器系统所需要的电子组件部件向着短、小、轻、薄、高可靠性、高速度的方向快速发展。

天线阵列设计

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赋型原理
二、Klopfenstein渐变
( ) 1 e1 j (x1)L
0
A2 I1(A
(1 x2 )) dx 0e jl
1cos(lx)A I1(A
(1 x2 )) dx
2 1
cosh A A (1 x2)
cosh A 0
A (1 x2 )
与前式对比，令y=A, x=l, 得到
天线阵列设计
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目录
一、赋型原理二、赋型设计三、阵列设计
一、赋型原理二、赋型设计三、阵列设计
Page3
赋型原理
一、天线阵辐射方向图合成公式
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赋型原理
一、天线阵辐射方向图优化公式
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赋型原理
二、Klopfenstein渐变
n其n忍多节节中度项反总为式，射长低T系n度截为数，止n的阶k波为精切长通确比，带结雪L果夫为容， k02Z2(21Z/21kkT2T0Tnnn12(((ccccocooosossss10l0l0ll/l///n/nnnn))))1/ 2
5+6（280+102）
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阵列设计
三、三频天线：低频移相器组件
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阵列设计
四、三频天线：高频移相器组件
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End and Thanks
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网络设计
二、介质支撑的影响
1. 尺寸影响>介电常数 2. 加在较宽的线上 3. 做成组件
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网络设计
三、边界条件问题：接地
表面粗糙度
趋肤效应
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阵列设计
一、三频天线：共轴和并排方案