矩形天线书
矩形天线书概要
天线原理设计说明书矩形喇叭天线学生姓名：李帅学号：1205094219学生姓名：王涛学号：1205094221学生姓名：唐毓孝学号：1205094230学院：信息与通信工程学院专业：信息对抗技术指导教师：姚金杰2015年 6 月15日目录一、题目要求以及研究背景意义1.1题目要求设计一个（4GHz-6GHz）频段最佳增益矩形喇叭天线，其在5GHz时的增益需要大于15dB，喇叭采用WR430矩形波导来馈电，输入阻抗50欧。
（1）建立天线结构；（2）完成天线的设计与仿真；（3）完成仿真结果参数的分析。
（频率、带宽、输入阻抗、方向图等）1.2研究背景意义喇叭天线是面天线，波导管终端渐变张开的圆形或矩形截面的微波天线，是使用最广泛的一类微波天线。
它的辐射场是由喇叭的口面尺寸与传播型所决定的。
其中，喇叭壁对辐射的影响可以利用几何绕射的原理来进行计算的。
如果喇叭的长度保持不变，口面尺寸与二次方相位差会随着喇叭张角的增大而增大，但增益则不会随着口面尺寸变化。
如果需要扩展喇叭的频带，则需要减小喇叭颈部与口面处的反射；反射会随着口面尺寸加大反而减小。
喇叭天线的结构比较简单，方向图也比较简单而容易控制，一般作为中等方向性天线。
频带宽、副瓣低和效率高的抛物反射面喇叭天线常用于微波中继通信。
喇叭天线是一种应用广泛的微波天线，其优点是结构简单、频带宽、功率容量大、调整与使用方便。
合理的选择喇叭尺寸，可以取得良好的辐射特性：相当尖锐的主瓣，较小副瓣和较高的增益。
因此喇叭天线在军事和民用上应用都非常广泛，是一种常见的测试用天线。
喇叭天线的基本形式是把矩形波导和圆波导的开口面逐渐扩展而形成的，由于是波导开口面的逐渐扩大，改善了波导与自由空间的匹配，使得波导中的反射系数小，即波导中传输的绝大部分能量由喇叭辐射出去，反射的能量很小。
从原理上来说，波导开口端和喇叭天线是很简单的天线，但严格求解它们的口径场及外场却相当困难。
首先，波导开口端面上与喇叭口面上的场分布与无限长波导内的场分布不同，而且空间传播的TEM波也不同，是结构较为复杂的波。
矩形介质谐振天线讲诉
《矩形介质谐振天线》课程名称：《天线原理》任课老师：刘成国姓名：严伟国学号：1049721301869 2013-2014 学年第二学期矩形介质谐振天线Rectangular Dielectric Resonator Antenna前言多年以来，介质谐振器都只是被用到微波电路，譬如作谐振腔和滤波器，而ε>）的材料制成。
电路且通常作此用途的介质谐振器都是由高介电常数（20r的无负载Q值一般都在50到500，有的会高达10000。
因为这些传统的应用，介质谐振器多被当做一个能量存储装置而不是一个能量辐射器。
尽管开放空间的介质谐振器许多年前就被发现可以辐射能量，但是直到1983年最初的一篇关于圆柱形介质谐振天线的文章发表后，介质谐振器作为一个天线的想法才开始被普遍接受。
那时人们开始对100GHz到300GHz的频段进行研究，在这些频率上，金属天线的导体损耗变得很严重，辐射效率也显著降低。
但与之相反的是，介质谐振天线唯一的损耗是由介质材料的一些缺陷造成，这种损耗在实际中非常小。
于是对介质谐振天线的研究开始多了起来。
慢慢地，随着近些年无线通信事业的飞速发展，介质谐振天线因其易小型化、频带宽、辐射效率高、设计灵活等优点受到了人们的青睐。
本文对矩形介质谐振天线的介质波导分析模型进行了介绍，用HFSS（High Frequency Structure Simulator）三维电磁仿真软件设计了一个可用于WLAN的微带线馈电的矩形介质谐振天线，并在实际的微波暗室中进行了测量。
1 矩形介质谐振天线的介质波导模型图1 介质波导模型介质波导模型如图1所示，它的横截面是一个宽为a （x 方向），高为b(y 方向)的矩形，波在z 方向进行传播。
矩形介质波导中的场模式可以分为y mn TE 和y mn TM模，其中m 和n 分别表示在x 和y 方向的半波个数。
可以做假定：波导内的场是正弦变化的，波导外的场是指数衰减的。
另外为了简化分析，图1中阴影区域部分的场假定为0，实际中这部分的场是存在的，但比较小，可以近似为0。
天线设计常用书籍
天线设计常用书籍天线设计是无线通信领域中的重要内容，对于实现高效的无线信号传输至关重要。
在天线设计方面，有许多常用的书籍可以作为参考，帮助工程师们更好地理解和应用天线设计的原理和方法。
1.《天线设计手册》这本书是天线设计方面的经典参考书之一，内容全面、系统，涵盖了天线设计的基本原理、设计方法和优化技术等多个方面。
对于初学者来说，可以从这本书中了解到天线的基本概念和设计流程，对于专业人士来说，也可以作为实际工程中的手册进行查阅和参考。
2.《天线设计与应用》这本书主要介绍了天线设计的基本原理和常用方法，并结合实际应用案例进行讲解。
通过阅读这本书，读者可以深入了解不同类型的天线设计和应用场景，并学习如何根据具体需求选择合适的天线类型和参数。
3.《天线设计与仿真》这本书主要介绍了天线设计中的仿真技术和工具，在天线设计过程中，通过仿真可以快速评估设计方案的性能和可行性。
这本书详细介绍了常用的天线仿真软件和仿真方法，并通过实例演示了如何使用这些工具进行天线设计和优化。
4.《天线工程设计与应用》这本书主要介绍了天线工程设计中的实际应用技巧和经验总结。
通过阅读这本书，读者可以了解到天线工程设计中的一些常见问题和解决方法，以及如何根据不同的应用需求进行天线设计和调试。
5.《天线设计与电磁兼容》这本书主要介绍了天线设计与电磁兼容方面的知识，讲解了天线设计中需要考虑的电磁兼容性问题和解决方法。
在实际工程中，天线的设计和布局都会对设备的电磁兼容性产生影响，通过阅读这本书，可以了解到如何在天线设计中考虑电磁兼容性，并解决相关问题。
6.《天线工程应用与设计指南》这本书主要介绍了天线工程应用中的实际案例和设计指南。
通过实例分析，读者可以了解到天线设计中的一些常见问题和解决方法，以及如何根据不同的应用需求进行天线设计和调试。
7.《天线设计与测量技术》这本书主要介绍了天线设计与测量技术方面的知识。
在天线设计过程中，测量是必不可少的一部分，通过测量可以验证设计方案的性能和可行性。
一种C波段的矩形微带天线设计
一种C波段的矩形微带天线设计朱彦军;杨硕【摘要】C波段(3.4～3.6 GHz)的频段作为5G初期部署的核心主力,满足了5G业务连续性、覆盖、用户移动性及容量等基本需求.同时,微带天线具有体积小、重量轻、制造工艺简单、易于共形等优点.为了满足C波段需求,充分发挥微带天线优势,设计了一种工作频率为3.5 GHz的矩形微带天线.利用HFSS15.()软件对该天线进行建模仿真,结果表明,该矩形微带天线的频率为3.5 GHz,回波损耗约为-29.8 dB,电压驻波比约为1.06,阻抗匹配良好,增益在3.15 dB左右,且微带天线尺寸较小,达到了C波段的矩形微带天线的设计要求.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2018(051)010【总页数】5页(P2516-2520)【关键词】矩形微带天线;天线设计;HFSS软件;仿真【作者】朱彦军;杨硕【作者单位】太原科技大学电子信息工程学院,山西太原030024;太原科技大学电子信息工程学院,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TN820 引言在通信系统中，微带天线具有体积小、重量轻、制造工艺简单、易于共形等优点。
微带天线已广泛应用于卫星通信、飞行器控制、医疗器械和个人通信等领域。
20世纪50年代初，Deschamps首次提到了微带天线这个概念，但是受当时技术条件的限制，微带天线并没得到实质应用[1-3]。
直到20世纪70年代，随着通信技术和材料技术的突破，对天线体积、重量、剖面、空气动力学等因素的要求进一步提高[4]，微带天线才逐渐走向应用[5]。
目前，在应用领域比较通用的微带天线大体上可以划分为三个类型——微带缝隙天线、微带行波天线和含有贴片的微带贴片天线[6-7]。
典型的微带天线结构是由很薄的金属片在极小的相邻间隔中贴在介质面上，介质面的另一面是接地面。
一般来说，微带天线的通常结构如图1所示，由介质基片、接地板和辐射元三部分组成[8]。
图1 矩形微带天线结构随着各国5G频段规划的相继出台，C波段3.4～3.6 GHz的频段也正式成为5G发展的先行军。
设计1：侧馈矩形微带天线28页PPT
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
设计1：侧馈矩形微带天线
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教
矩形贴片天线设计原理
矩形贴片天线设计原理矩形贴片天线是一种常用于无线通信设备中的天线设计，其设计原理基于电磁波的辐射和接收特性。
本文将详细介绍矩形贴片天线的设计原理以及其在无线通信领域的应用。
矩形贴片天线是一种采用矩形金属片作为辐射元件的天线。
它通常由一个金属片和一根接地引线组成。
金属片的形状和尺寸会影响天线的频率响应和辐射方向性。
矩形贴片天线的设计原理是基于电磁波在金属片上的辐射和接收。
当高频信号通过金属片时，电磁波会在金属片上产生电流和电荷分布。
这个电流和电荷分布会产生电磁辐射，从而实现信号的辐射和接收。
在矩形贴片天线的设计中，关键的参数包括天线的尺寸、形状和材料。
这些参数会直接影响天线的频率响应、辐射方向性、辐射效率等性能指标。
因此，在设计矩形贴片天线时，需要根据具体的应用需求选择合适的参数。
矩形贴片天线的频率响应与其尺寸密切相关。
一般来说，天线的尺寸越大，其能够辐射和接收的频率范围就越宽。
而对于特定的频率，矩形贴片天线的尺寸也需要满足一定的条件，以保证天线的工作效果。
因此，在实际应用中，需要根据所使用的频段和应用场景来确定天线的尺寸。
除了尺寸外，矩形贴片天线的形状也对其性能有重要影响。
常见的矩形贴片天线形状包括直角矩形、圆角矩形等。
这些形状的选择会影响天线的阻抗匹配、辐射方向性等性能指标。
因此，在进行天线设计时，需要综合考虑形状对天线性能的影响。
矩形贴片天线的材料也会对其性能产生影响。
常用的材料包括铜、铝等导电金属材料。
选择合适的材料可以提高天线的辐射效率和工作稳定性。
矩形贴片天线在无线通信领域有着广泛的应用。
它可以用于手机、无线路由器、蓝牙设备等各种无线通信设备中。
矩形贴片天线的小尺寸、方便贴片安装以及较好的性能表现，使其成为无线通信设备中常用的天线设计。
总结起来，矩形贴片天线是一种常用于无线通信设备中的天线设计，其设计原理基于电磁波的辐射和接收特性。
通过合理选择尺寸、形状和材料等参数，可以实现天线的频率响应、辐射方向性等性能指标的要求。
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天线原理设计说明书矩形喇叭天线学生姓名：李帅学号：1205094219学生姓名：王涛学号：1205094221学生姓名：唐毓孝学号：1205094230学院：信息与通信工程学院专业：信息对抗技术指导教师：姚金杰2015年 6 月15日目录一、题目要求以及研究背景意义1.1题目要求设计一个（4GHz-6GHz）频段最佳增益矩形喇叭天线，其在5GHz时的增益需要大于15dB，喇叭采用WR430矩形波导来馈电，输入阻抗50欧。
（1）建立天线结构；（2）完成天线的设计与仿真；（3）完成仿真结果参数的分析。
（频率、带宽、输入阻抗、方向图等）1.2研究背景意义喇叭天线是面天线，波导管终端渐变张开的圆形或矩形截面的微波天线，是使用最广泛的一类微波天线。
它的辐射场是由喇叭的口面尺寸与传播型所决定的。
其中，喇叭壁对辐射的影响可以利用几何绕射的原理来进行计算的。
如果喇叭的长度保持不变，口面尺寸与二次方相位差会随着喇叭张角的增大而增大，但增益则不会随着口面尺寸变化。
如果需要扩展喇叭的频带，则需要减小喇叭颈部与口面处的反射；反射会随着口面尺寸加大反而减小。
喇叭天线的结构比较简单，方向图也比较简单而容易控制，一般作为中等方向性天线。
频带宽、副瓣低和效率高的抛物反射面喇叭天线常用于微波中继通信。
喇叭天线是一种应用广泛的微波天线，其优点是结构简单、频带宽、功率容量大、调整与使用方便。
合理的选择喇叭尺寸，可以取得良好的辐射特性：相当尖锐的主瓣，较小副瓣和较高的增益。
因此喇叭天线在军事和民用上应用都非常广泛，是一种常见的测试用天线。
喇叭天线的基本形式是把矩形波导和圆波导的开口面逐渐扩展而形成的，由于是波导开口面的逐渐扩大，改善了波导与自由空间的匹配，使得波导中的反射系数小，即波导中传输的绝大部分能量由喇叭辐射出去，反射的能量很小。
从原理上来说，波导开口端和喇叭天线是很简单的天线，但严格求解它们的口径场及外场却相当困难。
首先，波导开口端面上与喇叭口面上的场分布与无限长波导内的场分布不同，而且空间传播的TEM波也不同，是结构较为复杂的波。
其次，在口面上除了入射波，还有反射波。
再次，在口面上除了主波以外，还有高次波型。
此外由于波导和喇叭的开放性结构，波导开口和喇叭开口边缘处和外壁上都有电流存在，它们也参与辐射。
由于喇叭天线结构简单和方向图易于控制，通常用作中等方向性天线，如标准喇叭，最常见的是用作反射面的馈源。
当它用作独立天线时，一般都加上校正相位的反射面或透镜。
喇叭－抛物反射面天线具有频带宽、副瓣低和效率高等特性，常用于微波中继通信。
而透镜因其重量较重和结构复杂等原因，已很少用作喇叭的相位校正。
喇叭天线常用于如下几个方面：1大型射电望远镜的馈源，卫星地面站的反射面天线馈源，微波中继通讯用的反射面天线馈源；2相控阵的单元天线；3在天线测量中，喇叭天线常用作对其它高增益天线进行校准和增益测试的通用标准等。
二、矩形喇叭天线设计方案2.1设计原理啊啊1、矩形喇叭天线的口面场结构为了说明喇叭天线的口面场结构，可用一个矩形喇叭来说明。
图画出了一个矩形扇形喇叭天线的场分布图。
（1）当矩形波导前端面开口时，也同样能产生电磁辐射，只是因为口面直径太小，按面天线理论，口面积越大，辐射场越强，方向性越好。
这样由矩形波导前端面产生的辐射场强将较弱，方向性也相对较差。
如果采用开口形状喇叭，口面积相对增大，辐射场也将增强；（2）当矩形波导前端开口时，将造成电磁波在波导内、外的存在空间不同。
两个大小不同的空间环境对电磁波呈现的阻抗也不相同，其结果就是电磁波在波导中形成驻波形式，影响能量传输。
如把波导开口做成喇叭形状，可以使电磁波由波导传到大空间时有一个渐变过程或过渡过程，这样能减缓阻抗的骤变，使电磁波在波导内传输时的驻波成份减少，有利于提高能量在波导中的传输效率。
(2)当矩形波导前端做成喇叭形状，电磁波载波道中的传输效率得到了提高，但由于喇叭和矩形波导形状上的差异，必将导致传到喇叭中电磁波的波阵面成为柱面（与矩形波导对应的喇叭）或球面形状（与圆形波导对应的喇叭）。
这样在喇叭口面上形成的口面场Es成为非均匀口面场结构，即在口面上各点Es的相位和振幅大小不再相等，这将造成喇叭天线辐射场方向性变坏2 矩形喇叭天线口面场相位分布特点根据天线辐射场一般表示式，其辐射场EH和最终是由口面场Es决定的。
因此对口面场Es的振幅和相位分析，就成为分析喇叭天线的首要问题。
以H面扇形喇叭天线为例，并假定激励H面扇形喇叭的巨型波导TE10型波。
由于H 面扇形喇叭相当于矩形波导宽边x逐渐扩展而成，因此其口面场EssyE的相位将随宽边x 坐标发生变化，与保持不变的窄边y无关，或者说Esy相位沿窄边y保持均匀分布，如图6-5-3所示。
图中Dx 、Dy 为H 面扇形喇叭天线的口径宽度；Rx 、Ry 分别为H 面和E 面扇形喇叭天线的长度；O 为喇叭天线的顶点，也叫相位中心，相当于喇叭天线的辐射中心，或者说球面波是由这样的一个虚设点发出的。
在图6-5-2和图6-5-3中，把口面场E s =E sy 沿宽边x 和窄边y 的相位关系表示成：{2(')()0()xx y k OM OO OM R Esy y πφλφ⎧∆=-=-⎪⎨⎪∆=⎩相位与坐标无关(651)-- 而22222()x x x OM R x R x R πφλ=+∆=+，所以由于H 面扇形喇叭天线的等效长度Rx 一般远大于其口面尺寸Dx 、Dy ，即Rx>>x ，利用幂级数把(651)--展开，可得到：2422(......)2(2)x x x x x R R πφλ∆=-+ （6-5-3） 只保留x 2项，得到：2x xx R πφλ∆=（6-5-4） 与此对应的相移量最大值为：2max4x x xD R πφλ∆=（在喇叭口面边沿处） （6-5-5） 这就是说，对H 面扇形喇叭天线，其口面场Esy 方向虽沿窄边y 轴方向，但其相位却沿变化了的宽边x 方向发生变化。
当设口面中心O ’为相位零点，在口面x 方向边沿位置，口面场Esy 具有最大相移量2max4x x xD R πφλ∆=，显然相位随坐标变量成平方率分布。
按同样道理，对于E 面扇形喇叭天线，由于窄边y 逐渐张开，其口面场Esy 相位沿y 轴方向也一定发生变化，而相位沿宽边x 轴却保持不变，用数学式子表示出来就是：20x y y y Rφπφλ∆=⎧⎪⎧⎨⎪∆=⎨⎪⎪⎩⎩ （6-5-6） 在y 轴边沿处相移量最大值2max4y y yD R πφλ∆=。
对楔形角锥喇叭天线，由于宽边x 、窄边y 同时逐渐张开，在这两个方向上口面场相位也会按平方率变化，用数学式子表示出来就是：22()xy x yx y R R πφλ∆=+与此对应的相位最大值为22max()4y x xy x yD D R R πφλ∆=+，相当于沿变化了的宽边x 、窄边y 均按平方率变化。
3 、矩形喇叭天线口面场振幅分布对于矩形喇叭天线，可以看成是由矩形波导沿不同边逐渐张开而形成，因此，在矩形喇叭天线中，其口面场相位除随变化边坐标按平方律分布外，振幅总是随宽边x 按余弦规律分布。
对于和矩形波导连接的楔形喇叭，不管其口面场Es=Esy 沿那个边张开形成，其振幅沿窄边y 轴方向是均匀的，而沿宽边x 方向振幅按余弦规律变化；而相位却随变化的那条边按，平方率变化。
正因为喇叭天线口面场分布不均匀，导致喇叭天线辐射场方向性较差，因而它只能作为一般面天线的照射器，而不能作为独立的面天线使用。
4、喇叭天线辐射场的方向性与最佳喇叭只要把各种喇叭天线口面场分布函数带入口面辐射场一般表示式中，即可得到喇叭天线的辐射场何方向函数。
把E 面扇形喇叭口面场分布函数代入E 面辐射场表示式中，并令参数28yyD s l λ=，2122()4yy yD l R =+，其中Dy 为y 方向口径最大值，可画出E 面扇形喇叭天线E 面方向图。
把H 面扇形喇叭口面场分布函数代入H 面辐射场表示式中，并令参数28xxD t l λ=，1222()4x x xD l R =+，其中Dx 为x 方向口径最大值，可画出H 面扇形喇叭天线H 面方向图。
图6-5-4 E 面喇叭的E 面方向图 图6-5-5 H 面喇叭的H 面方向图 在图6-5-4中，0y y s l R =→∞→∞，即或曲线对应等的幅同相位口面辐射场（均匀口面场）的E 面方向图。
图6-5-5中，0x x t l R =→∞→∞，即或曲线对应振幅按余弦同相位口面辐射场H 面方向图。
由以上两图可见，把s=0和t=0对应的口面辐射场与st 不等于0的方向图作比较，其最明显的差别有两点：零点消失，主瓣变宽；过大的口面场相位偏差使0θ=︒不再是最大的辐射方向，而整个喇叭天线的辐射方向图形类似马鞍形。
对于喇叭天线，为了获得较好的辐射方向图，使最大辐射方向保持在0θ=︒方向位置上，也就是沿着喇叭天线口面的法线方向，工程上规定E 面扇形喇叭口面场的最大相位差不超过2π，也就是： 2max 422y y y y yD R D R ππφλλ⎧∆=•≤⎪⎪⎨⎪≤⎪⎩ 对于H 面扇形喇叭，保持最大辐射在0θ=︒方向上，规定其口面场最大相位偏差为：23max 443y x y x yD R D R ππφλλ⎧∆=•≤⎪⎪⎨⎪≤⎪⎩ 这一数值比E 面扇形喇叭的限制宽松。
这是因为H 面扇形喇叭口面场振幅岁呈余弦分布，但在口面边沿位置其振幅绝对值较小，这样即使在该位置有较大的相位偏差，对整个H 面扇形喇叭天线辐射场方向性影响仍不会太大。
根据面天线方向系数计算式可得到楔形喇叭天线的方向系数为：()()32H E yxD D D D D πλλ≈其中D H 与D E 分别为H 扇形喇叭河E 面扇形喇叭的方向系数，它们的大小为：224{[()()][()()]}y xH xD R D C u C v S u S v D πλ=-+- （6-5-15）2264[()()]x yE yD R D C w S w D πλ=+其中C(u)和S(u)为菲涅尔余弦和正弦积分，即：20()cos()2uC u t dt π=⎰20()sin()2uS u t dt π=⎰而其它参变量为：()2x x x x R u R λλ=+()2x x x x R v R λλ=-2yD w R π=图6-5-6和图6-5-7分别画出了H 面扇形喇叭天线的方向系数和E 面扇形喇叭天线的方向系数随其口径相对尺寸xD λ和yD λ的关系曲线。
为了消除方向系数对口径尺寸x D 和yD 的依从关系，图中纵坐标表示xD λ与H D 、yD λ与E D 的乘积，只要把从曲线纵坐标中查出的数值乘以xD λ和yD λ，就可得到不同口径面喇叭天线的方向系数D H 与D E 数值。