推荐-L型探针馈电的微带天线仿真设计 精品
一种L型探针馈电的微带共形天线设计
一种L型探针馈电的微带共形天线设计【摘要】微带贴片天线以其剖面小、体积小、结构简单等优点在近年来得到了极大的发展，尤其是运用在机载共形天线上。
本文结合L型探针的馈电方式，并综合使用了加载短路探针的方法实现了天线剖面r=198mm，h=25mm的共形化设计，极大降低了天线尺寸、减小了剖面面积，使天线更好的与载体共形并节约载体空间。
【关键词】微带共形天线；L型探针馈电；短路探针加载0 引言共形天线作为机载天线的一种重要形式，必须具有体积小、剖面低、可探测性低、抗损伤性高等特点，因此能够用作共形天线的天线形式主要有各种微带和缝隙天线（也有其它形式但比较少）。
而缝隙天线主要是在平板、圆筒或圆柱等结构上直接开槽的一种天线形式，优点是结构简单，但同时也存在着频带窄，在大功率时容易击穿等缺点。
相比较起来则是微带天线作为共形天线更为常见。
微带天线是一种由薄介质基片，其上用金属沉积矩形、圆形或其他几何形状的辐射元，而背面贴以金属接地板的天线。
本文提出的L型探针的馈电方式，使这种微带天线具有结构紧凑、剖面低、辐射效率高、易与载体共形等优点。
1 设计原理1.1 L型馈电探针的原理该结构相当于空气介质基板的微带贴片天线。
天线辐射机理为[1]：L型探针的垂直部分产生感抗，水平部分和贴片之间产生容抗，两者相消产生谐振，使天线呈现宽频带或者多频带。
通过与同轴电缆相连，L型探针上将存在交变电场，电场方向为探针水平臂所指方向，交变电场将引起变化的磁场，磁场方向与电场方向垂直。
当磁力线垂直穿过贴片时，又将产生变化的电场。
这种变化的电磁场经过金属底板的反射后辐射出去。
1.2 微带天线小型化的技术1.2.1 辐射贴片开槽研究发现，对辐射贴片进行开槽，贴片表面电流的路径将发生弯曲，导致有效路径变长。
因此，在贴片几何尺寸保持不变的情况下，采用开槽贴片可以增大天线有效长度，降低天线的谐振频率，从而实现天线小型化。
不过，辐射贴片表面开槽也有相应的缺点。
L型探针馈电宽频带微带贴片天线的设计
Design of L - Probe Feed Broadband Patch Antenna
YANG H ua
1 , 2
(1 . D alian M aritim e Un iversity , Dalian 116026 , Ch ina ; 2 . Q ingdao Ocean Sh ipp ing M ar iners College , Q ingdao 266071 , Ch ina) Abstract : In th is article , from trad itional m icrostip antenna, a broadband patch antenna based on the L probe fed is desig ned . It is suitab le for the 2nd and 3rd generat ions o f m ob ile comm un ic ation syste m. U sing An soft HFSS to si m ulates and analyses the structu re and perfor m ance of the designed an tenna . K eyw ord s : L - probe fee , broadband, patch antenna
16
,L =
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=- 2 l 分别是基板的
式中 , h 是基板的厚度。 3 仿真结果 利用 A nsof t H FSS 软件对天线结构的主要参 数进行仿真, 经过数次优化后, 该宽频带微带贴片 天线的主要尺寸如表 1 所示 , 仿真的主要结果如 图 3 ~ 图 6 所示。
式中, C 是真空中的光速,
L型探针馈电宽频带微带贴片天线的设计
等 效 电路 图如 图 １ 所示 。它 相 当于空 气介 质基 板
微 带贴片 天线 ， 辐射 机 理为 ： 其 Ｌ型探 针 垂 直部 分
产生感抗 ， 水平部分 和贴 片之 间 产生容 抗 ， 两者 相
通微 带贴 片天线相对带 宽仅为 ０５ ～ ％ ）大 大 ．％ ３ ，
１ 引 言
微 带贴 片天线 文献标 识码 ： Ａ 足第 二代 、 三代移 动通 信 系统工 作频 带 的要求 ， 第 并 利用 Ａ ｓ￣公 司 的 Ｈ Ｓ 件对 天 线 的结 构 和 ｎｏ Ｆ Ｓ软
从 １５ ９ ３年 Ｇ Ａ． ｅｃａ ｐ ． Ｄ ｓｈｍ ｓ教授 提 出微 带 贴
片天 线 的概 念 以来 ， 特别 是 ２ 纪 ８ ０世 ０年 代 以
为 Ｌ型探 针 。先 将 泡 沫 塑料 板 裁 剪 至 合 适 尺 寸 ，
为辐射 贴 片 的 长 度 和 宽 度 ， 曲和 Ｈ 分 别 为
Ｒ ｇｒ Ｔ ｄ ｒｉ ８ ０与 聚苯 乙烯 泡沫塑 料板 的高 ｏｅ ／ ｕｏ ５ ８ Ｒ ｄ 度 ， 。 、 分 别为天线 三段微 带馈线 的宽度 。 、
塑料板 之 间加 入一 层 Ｒ ｇｒＲ ／ ｕｏ ８０介 质 ｏ ｅ Ｔ ｄ ｒｉ ５ ８ ｄ
和
枷
基板 。这样 ， 对天线 体 积影 响 不大 的情 况 下 ， 在 增 加 了基板 的等 效介 电 常数 和 基 板 的强 度 ， 其 受 使 外 界影响 产 生 的形 变 减 小 。第 二 ， 金 属 带 条 作 用
于用空 气作 为介 质 基 板 ， 实 际 上 这 种 结 构 无 法 但
实现 。本文设计 的微 带贴 片 天线 提 出两 点改 进 方
“L”形探针馈电的贴片天线[实用新型专利]
![“L”形探针馈电的贴片天线[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2402a5ddafaad1f34693daef5ef7ba0d4b736d54.png)
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]实用新型专利说明书[11]授权公告号CN 2374985Y [45]授权公告日2000年4月19日[21]ZL 专利号99211009.2[21]申请号99211009.2[22]申请日99.5.17[73]专利权人香港城市大学地址香港九龙达之路[72]设计人陆贵文 周雍 麦志伦 [74]专利代理机构隆天国际专利商标代理有限公司代理人郑特强 潘培坤[51]Int.CI 7H01Q 11/00权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页[54]实用新型名称“L”形探针馈电的贴片天线[57]摘要一种“L”形探针馈电的贴片天线,包括平行于接地板上方装置着的带状传输线以及与传输线相连接的“L”形馈电探针、N型或DIN型或SMA型同轴接头,其特征在于,“L”形探针水平弯折段上方,平行地装置着矩形贴片,二者保持的距离为s,矩形贴片与接地板间的垂直距离为H;“L”形探针垂直弯折段通过传输线连接到N型同轴接头内导体。
该结构制作简单,价格低廉,与传统的微带天线相比,在频宽与增益方面都有根本的改善,而且该结构也可用于圆极化辐射模式。
99211009.2权 利 要 求 书第1/1页 1.一种“L”形探针馈电的贴片天线，包括平行于接地板(1)上方装置着的带状传输线(4)以及与传输线相连接的“L”形馈电探针(2)、N 型或DIN型或SMA型同轴接头(5)，其特征在于，“L”形探针水平弯折段上方，平行地装置着矩形贴片(3)，二者保持的距离为s，矩形贴片(3)与接地板间的垂直距离为H；“L”形探针垂直弯折段通过传输线连接到同轴接头内导体。
2.按照权利要求1所述的贴片天线，其特征在于，该贴片天线结构可以是一个单元，也可多个单元并联，各单元矩形贴片间保持距离。
3.按照权利要求1所述的贴片天线，其特征在于，该贴片天线的材料可以用低廉的铝板及铜板。
4.按照权利要求1、2、3所述的贴片天线，其特征在于，对于2单元天线阵中各几何尺寸选择为尺寸代号 Wx Wy H L b 2R h t m n mm 70 62.5 20 28.5 3.4 1.5 5.5 2 6.3 6.399211009.2说 明 书第1/4页“L”形探针馈电的贴片天线本实用新型属于微波传输、微波天线技术领域，特别涉及到一种“L”形探针馈电的贴片天线。
展宽贴片天线频带的L型馈电方法的设计与分析
展宽贴片天线频带的Ｌ型馈电方法的设计与分析作者：罗志升王黎高晓蓉王泽勇赵全轲来源：《现代电子技术》2009年第01期摘要：微带天线其本身具有的固有带宽十分狭窄,很难应用于更多更广的领域中,所以对微带天线带宽展宽的研究具有十分重要的意义。
采用Ansoft公司的HFSS仿真软件仿真分析了L 型探针馈电方法的微带贴片天线,并且设计了一个中心频率为1 000 MHz的L形探针馈电方法的微带贴片天线,其绝对带宽为320 MHz,达到了中心频率的32％,辐射增益大约为9 dB。
其具有尺寸小,结构简单,超宽带的特征。
关键词：带宽；中心频率；L型探针馈电；微带贴片天线中图分类号：TN82 文献标识码：B文章编号：1004-373X(2009)01-070-04Design and Analysis of Bandwidth-enhancement Technique of L-probe-fed Patch AntennaLUO Zhisheng,WANG Li,GAO Xiaorong,WANG Zeyong,ZHAO Quanke(College of Sciences,Southwest Jiaotong University,Chengdu,610031,China)Abstract：Microstrip antennas have inherent extremely narrow band-width,it is very difficult to be applied in more domains.Thus the wide band-width research of microstrip antennas is of great significance to the application.In this paper,by using Ansoft Company′s simulation software HFSS,the simulation and analysis of L-probe-fed microstrip patch antenna are shown,and a 1 000 MHz center frequency L-probe-fed microstrip patch antenna is designed.Its absolute bandwidth is 320MHz,reaching 32% bandwidth of that at the center frequency.The radiation gain is about 9 dB,it is characterized by its small size,simplified structure and ultra-wide band.Keywords：band width;center frequency;L-probe-fed;microstrip patch antenna0 引言最近几十年微带天线的发展非常迅速,但微带天线其本身具有的固有带宽十分狭窄,很难应用于更多更广的领域中,所以对微带天线带宽展宽的研究具有十分重要的意义。
采用L型馈电结构的宽带圆极化微带天线
采用L型馈电结构的宽带圆极化微带天线
卢佳妮;丁付兵;司贵宝;韩荣苍;孙如英
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2022(12)14
【摘要】提出一种L型微带线馈电的宽带圆极化微带天线。
该天线采用威尔金森功分器级联宽带移相器作为馈电网络,产生一对超带宽正交信号。
L型馈电结构利用容性耦合馈电机制,克服传统的探针馈电结构感抗过大的缺陷,实现良好的阻抗匹配。
研究结果表明,天线在41.3%(2.45~3.69 GHz)的带宽内回波损耗大于10 dB;在2.46~3.69 GHz频段内顶点轴比小于3 dB,圆极化相对带宽达到41%;在中心频率3.0 GHz处天线增益为7.94 dBi。
此外,天线在整个工作波段内具有稳定的天线增益和良好的辐射方向图。
【总页数】4页(P39-41)
【作者】卢佳妮;丁付兵;司贵宝;韩荣苍;孙如英
【作者单位】临沂大学物理与电子工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN820.1
【相关文献】
1.正交缝隙耦合馈电宽带圆极化微带天线设计
2.采用弧形耦合馈电的宽带圆极化陶瓷天线
3.一种微带线馈电的宽带圆极化微带天线的设计
4.反转容性探针馈电宽带圆极化微带天线的设计
5.基于串行馈电网络的宽带圆极化微带天线
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L形探针耦合馈电E形层叠微带天线
摘
要： 设 计 了一种 Ｌ形探针 耦 合馈 电 的 宽频 带 Ｅ形 层 叠微 带 天线 ． 通 过 在 具 有 双峰 谐 振 特
性 的 Ｅ形贴 片天 线上 方加 载寄 生元 ， 构成三峰 谐 振特 性 ， 进 一 步展 宽 天线 带 宽 ； 采 用 Ｌ形 探针 对 Ｅ
形贴片进行耦合馈电， 避免 了 普通探针馈 电引入附加 电感的缺陷， 从 而提 高天线的辐射效率． 对提 出的 天线进 行仿 真设 计及 优化 ， 实现 了 ３ ７ ． ８ ％ 的 阻抗 带 宽（ Ｖ Ｓ ＷＲ＜ ２ ） ， 带 内增益 ＞ ７ ． ６ ｄ Ｂ ｉ ， 平 均增
３ ． Ｎ Ｏ． ３ ６ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｃ Ｅ Ｔ Ｃ。 Ｊ ｉ ａ ｘ ｉ ｎ ｇ ３ １ ４ ０ ３ ３， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ： Ａ ｂ ｒ ｏ ａ ｄ ｂ ａ ｎ ｄ Ｅ— ｓ ｈ ａ ｐｅ ｄ ｓ ｔ ａ ｃ ｋ ｅ ｄ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｉ ｐ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｉ ｓ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｕｓ ｉ ｎ ｇ Ｌ— ｐ ｒ ｏ ｂ ｅ ｐｒ ｏ ｘ ｉ ｍｉ ｔ ｙ ｆ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐｅ ｒ ．Ａ ｐ ａ ｒ ａ ｓ ｉ ｔ ｉ ｃ ｐａ ｔ ｃ ｈ ｉ ｓ ａ ｄ ｄ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｏ ｐ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｅ— ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ｄ ｐ ａ ｔ ｃ ｈ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｆ ｏ ｒ ｍｍｉ ｎ ｇ ｔ ｉｐ ｒ ｌ ｅ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｔ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕｅ ｎ ｃ ｉ ｅ ｓ ｆ ｏ ｒ ｅ ｎ ｈａ ｎｃ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｎ ｄ ｗｉ ｄ ｔ ｈ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎａ ．Ｔ ｈｅ ｐｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ａ ｎ ｔ ｅ ｎｎ ａ ｉ ｓ ｆ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｌ ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ｄ ｐ ｒ ｏ ｂ ｅ ｆ ｏ ｒ ａ ｖ ｏ ｉ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｄ ｄｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｉ ｎ — ｄ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｈ ｉ ｇ ｈ ｒ ａ ｄ ｉ ａ ｎ ｔ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ． Ｗ ｉ ｔ ｈ ｏ ｐｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｄ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ，ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｂ ａ ｎ ｄ ｗｉ ｄ ｔ ｈ
一种L型探针馈电的微带共形天线设计
Science &Technology Vision 科技视界0引言共形天线作为机载天线的一种重要形式,必须具有体积小、剖面低、可探测性低、抗损伤性高等特点,因此能够用作共形天线的天线形式主要有各种微带和缝隙天线(也有其它形式但比较少)。
而缝隙天线主要是在平板、圆筒或圆柱等结构上直接开槽的一种天线形式,优点是结构简单,但同时也存在着频带窄,在大功率时容易击穿等缺点。
相比较起来则是微带天线作为共形天线更为常见。
微带天线是一种由薄介质基片,其上用金属沉积矩形、圆形或其他几何形状的辐射元,而背面贴以金属接地板的天线。
本文提出的L 型探针的馈电方式,使这种微带天线具有结构紧凑、剖面低、辐射效率高、易与载体共形等优点。
1设计原理1.1L 型馈电探针的原理该结构相当于空气介质基板的微带贴片天线。
天线辐射机理为[1]:L 型探针的垂直部分产生感抗,水平部分和贴片之间产生容抗,两者相消产生谐振,使天线呈现宽频带或者多频带。
通过与同轴电缆相连,L 型探针上将存在交变电场,电场方向为探针水平臂所指方向,交变电场将引起变化的磁场,磁场方向与电场方向垂直。
当磁力线垂直穿过贴片时,又将产生变化的电场。
这种变化的电磁场经过金属底板的反射后辐射出去。
1.2微带天线小型化的技术1.2.1辐射贴片开槽研究发现,对辐射贴片进行开槽,贴片表面电流的路径将发生弯曲,导致有效路径变长。
因此,在贴片几何尺寸保持不变的情况下,采用开槽贴片可以增大天线有效长度,降低天线的谐振频率,从而实现天线小型化。
不过,辐射贴片表面开槽也有相应的缺点。
天线表面开槽后会有垂直于主激发面电流的额外电流分布。
导致天线的辐射效率变差。
而且由于表面开槽使天线的辐射面积减小,从而导致天线的增益下降[2]1.2.2加载短路探针文献[3]介绍了改变短路探针的数量和短路探针之间相互的位置关系可以调整短路微带天线的谐振频率。
也就是说,在微带天线的辐射贴片和接地板之间可以加载几个短路探针,通过调整短路探针之间的位置关系,可以得到谐振频率的最小值,以此实现微带天线的小型化。
L形探针耦合馈电E形层叠微带天线
龙源期刊网
L形探针耦合馈电E形层叠微带天线
作者：叶剑锋国强王玉峰
来源：《哈尔滨理工大学学报》2013年第04期
摘要：设计了一种L形探针耦合馈电的宽频带E形层叠微带天线.通过在具有双峰谐振特性的E形贴片天线上方加载寄生元，构成三峰谐振特性，进一步展宽天线带宽；采用L形探针对E形贴片进行耦合馈电，避免了普通探针馈电引入附加电感的缺陷，从而提高天线的辐射效率.对提出的天线进行仿真设计及优化，实现了37.8%的阻抗带宽（VSWR7.6dBi，平均增益达到8.7dBi，交叉极化隔离度。
L型探针馈电的微带天线仿真设计
L型探针馈电的微带天线仿真设计中文摘要近年来，随着移动通信系统业务的不断增加，通信设备不断朝着小型化方向发展，同时对天线体积，集成化及工作频段的要求也越来越高。
重量轻，剖面低，成本低和易于集成的微带天线，受到大家的广泛的关注。
目前微带天线的主要限制还在于天线的狭窄。
经过数十年的发展，很多研究学者提出了拓展微带贴片天线带宽的方法，其中采用L型探针馈电的方式得到了很多关注。
由于L 型探针垂直部分及水平部分和贴片之间产生感抗和容抗，两者相互作用产生谐振，使天线频带拓宽或者呈现多频带。
这使得L型探针馈电广泛应用于现代移动通信系统中。
本文介绍了微带天线的辐射原理及微波射频段电磁波的基本理论及L型探针馈电的微带天线。
文中依据理论分析以及数值计算相结合的方式设计出满足设计需要的微带天线并借助天线设计软件HFSS分析了L型探针水平段和竖直端长度对天线带宽的影响，在最后设计了一副进行仿真优化了的信号频段在3.2~4.4GHz的L型探针馈电的微带天线。
关键词：微带天线；容感性；L型探针馈电；HFSS仿真The design and Simulation of antenna with L-shaped probe feedAbsractIn recent years,with the increasing number of mobile communication system,communication equipment developed towards miniaturization direction constantly,and the antenna size,high integration and frequency requirements are also becoming more and more important.Light weight, with low profile,low cost and ease of integration has got widespread attention by all of us.The major limitations of microstrip antenna now is the bandwidth of the antenna. After decades of development,a lot of research scholars proposed method to expand the bandwidth of the microstrip patch antenna,which adopts the L-shaped probe feed get a lot of attention.Because vertical section and horizontal section of L-shaped probe create inductive reactance and capacitive reactance,and both of them interact to produce resonance, this makes the antenna has wide bandwidth or multiple frequency bands. This makes L-shaped probe feed is widely used in modern mobile communications system. This paper introduces the radiation principle of microstrip antenna and microwave radio frequency section of the basic theory of electromagnetic wave transmission and the antenna with L-shaped probe feed.Based on the basic theory of microstrip antenna analysis and numerical calculation design a microstrip antenna meet the design need,and analysis the effect of the size horizontal and vertical section of L-shaped probe on the antenna bandwidth with the aid of with simulation software HFSS.In the final,it designs a microstrip antenna with L-shaped probe feed which the transmission signal frequency band in 3.2~4.4 GHz.KEY WORD：Microstrip antenna；Should the emotion；L-shaped feed；HFSS simulation目录第一章绪论 (1)1.1 课题背景及研究意义 (1)1.2 微波天线的研究现状 (1)1.3Ansoft HFSS软件简介 (2)1.4 论文的主要工作 (3)第二章微带天线概述 (4)2.1 微带天线简介 (4)2.2 微带天线主要特性参量 (4)2.3 微带天线的辐射机理及馈电方式 (8)2.3.1微带天线的辐射机理 (8)2.3.2 微带天线的馈电方式 (9)2.4 微带天线的分析方法 (10)第三章L型探针馈电微带天线理论分析 (12)3.1L型探针馈电微带天线介绍 (12)3.2微带天线基本模型 (12)第四章L型探针馈电微带天线的仿真及结果分析 (15)4.1天线的设计指标 (15)4.2创建L型探针馈电微带天线模型 (15)4.2.1创建天线模型的基本步骤 (15)4.2.2创建完成的天线模型 (15)4.3天线模型仿真结果 (17)4.4L型探针馈电微带天线的优化设计及分析 (18)4.4.1L型探针馈电微带天线的优化分析 (18)4.4.2L型探针反馈微带天线的仿真结果分析 (22)第五章结论 (25)参考文献 (26)致谢 (27)第一章绪论1.1 课题背景及研究意义微带天线由于其重量轻、剖面低、成本低廉、设计较灵活，而且易和集成电路等电路相结合等优点得到了越来越广泛的应用，比如无线电通信、电视、广播、导航、雷达、电子对抗、射电天文、遥感等通信系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。
《基于HFSS的L型探针馈电的微带天线仿真设计开题报告》
HEFEI UNIVERSITY毕业设计（论文）开题报告题目基于HFSS的L型探针馈电的微带天线仿真设计系别电子信息与电气工程系年级专业（班级） 11通信工程（1）班姓名蔡子豪指导老师郑娟完成时间2015.3.31合肥学院电子信息与电气工程系毕业设计（论文）开题报告基于HFSS的L型探针馈电的微带天线仿真设计一、研究背景微带天线的概念由20世纪50年代提出，并未有足够的重视，直到80年代才真正将微带天线的实体制造出来。
在此之后，国内也有相关著作出版，对微带天线的研究也日益加深。
经过30年的不断发展，微带天线应用于许多领域，例如：卫星通信、雷达、遥感、导弹遥控等方面。
馈电方式是影响微带天线的一个重要因素。
其中主要的馈电方式有探针馈电、微带线馈电和孔缝耦合馈电。
探针馈电在微带天线中使用的比较多的一种方式。
对于介质层比较厚的微带天线采用探针馈电，由于探针比较长，导致天线输入阻抗的电感性加强，影响天线的带宽。
采用Ｌ型探针馈电通常介质层是空气层或为与空气介电常数差不多的泡沫，因此具有重量轻、方便、易于制作、成本低等优点。
二、主要内容本设计要求应用高频仿真软件（HFSS）仿真设计L型探针馈电的微带天线。
1.要求：（1）学习天线基本知识，理解天线的常用指标。
（2）学习使用HFSS高频仿真软件设计L型探针馈电微带天线。
（3）天线指标:覆盖通信卫星下行传输信号频段3.2G-4.4G。
2.重点需要研究的问题：（1）天线的基本原理。
（2）高频仿真软件的学习使用。
3.主要内容：。
（1）求解天线在周围空间建立的电磁场,求得电磁场后,进而得出其方向图,增益和输入阻抗等性能指标。
（2）设计好符合性能指标要求微带天线。
（3）用仿真软件HFSS对系统进行了模拟仿真。
（4）由仿真结果设计实物。
三、设计方案1.微带天线的原理微带天线，是由导体薄片粘贴在背面有导体接地板的介质基片上而形成的天线。
通常利用微带传输线或同轴探针来馈电，使导体贴片与接地板之间激励高频电磁场，并通过贴片四周与接地板之间的缝隙向外辐射。
一种L型探针馈电的微带共形天线设计
一种L型探针馈电的微带共形天线设计
彭煜;李萍;朱永忠;胡卫东;李鹤言
【期刊名称】《科技视界》
【年(卷),期】2013(000)018
【摘要】微带贴片天线以其剖面小、体积小、结构简单等优点在近年来得到了极大的发展,尤其是运用在机载共形天线上.本文结合L型探针的馈电方式,并综合使用了加载短路探针的方法实现了天线剖面r=198mm,h=25mm的共形化设计,极大降低了天线足寸、减小了剖面面积,使天线更好的与载体共形并节约载体空间.【总页数】2页(P59-60)
【作者】彭煜;李萍;朱永忠;胡卫东;李鹤言
【作者单位】中国人民武装警察部队工程大学研究生大队,陕西西安710086;中国人民武装警察部队工程大学通信工程系,陕西西安710086;中国人民武装警察部队工程大学通信工程系,陕西西安710086;中国人民武装警察部队工程大学研究生大队,陕西西安710086;中国人民武装警察部队总医院,中国北京100039
【正文语种】中文
【相关文献】
1.L型探针馈电宽频带微带贴片天线的设计 [J], 杨华
2.L型探针馈电的微带天线的仿真研究与设计 [J], 王渊博;宋铮;吴伟
3.一种研究探针馈电重叠圆柱共形微带天线性能的新算法研究 [J], 辛莉
4.一种L形探针馈电宽带微带天线设计 [J], 李贵栋;汤晓云;稂华清
5.探针馈电圆柱共形微带天线阻抗特性的FDTD法分析 [J], 何芒;徐晓文
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一种新型的L型探针
黄政力 ： 高级 工程师 ，Ｍ Ａ 业 ． Ｂ毕
［】 １张威 ． Ｍ网络优 化—— 原理 与工程 （ １ ） ＧＳ 第 版
【 ． 京 ： 民邮 电出 版社 ，０ ３ Ｍ１北 人 ２ ０ ．★
于暨南大学，现任 职于中国移动
通 信 集 团 广 东有 限公 司 网络 优化
中心 ，无 线 网络 维 护 室 经理 －
； ； 计 与实现 ； ； 设 ；
种 新 型 的 Ｌ 探 针 型
张 鹏 薛锋 章 华 南 理 工 大 学
【 要 Ｊ在传统Ｌ 摘 型探针耦合馈 电天线的基础上 ，文章提 出了一种新型的Ｌ 型探针馈 电双极化贴片天线 ，并通过建立一
款 适用 于Ｇ Ｍ９ Ｏ Ｓ Ｏ 频段 的双 极 化贴 片天 线 ，比较传 统 Ｌ 型探针 和 新型 Ｌ 探针 两者 的 馈 电仿真 结果 。 型
效 果 。另外 ，系统 Ｂ Ｓ 构可扩 展性强 的特点使得 其 ／架 答嘉 曦：硕士毕 业于华中科技 大
学，现任职 于中国移动通信集 团
广 东有 限公 司网络优化 中心 ，无
线 网络维护室 网优 支撑主管 。
易于实现 平滑的 系统 升级 ，以适应 将来 ３ 设 备在操 Ｇ
作仿真领域的培训和代维考试需要 。
…
探针 的位 置与 尺寸 对天线 的电气性 能 和辐射 性能 的 影 响很 大 ，而探针水平部分与垂直部分 的长 度 、贴 片大 小等参 数都 是 相互联 系
构 示于图２，图 中同样 显示 了贴 片与探针 的相对位置 ，并
展 示了同轴 电缆 的焊接方式 。
并穿过反射板 ，同轴 电缆的 内导体在反射板 背面焊接在探
针的垂直部分上 ，外 导体 焊接在反射板背面 的焊台上 ，探
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L型探针馈电的微带天线仿真设计中文摘要近年来，随着移动通信系统业务的不断增加，通信设备不断朝着小型化方向发展，同时对天线体积，集成化及工作频段的要求也越来越高。
重量轻，剖面低，成本低和易于集成的微带天线，受到大家的广泛的关注。
目前微带天线的主要限制还在于天线的狭窄。
经过数十年的发展，很多研究学者提出了拓展微带贴片天线带宽的方法，其中采用L型探针馈电的方式得到了很多关注。
由于L 型探针垂直部分及水平部分和贴片之间产生感抗和容抗，两者相互作用产生谐振，使天线频带拓宽或者呈现多频带。
这使得L型探针馈电广泛应用于现代移动通信系统中。
本文介绍了微带天线的辐射原理及微波射频段电磁波的基本理论及L型探针馈电的微带天线。
文中依据理论分析以及数值计算相结合的方式设计出满足设计需要的微带天线并借助天线设计软件HFSS分析了L型探针水平段和竖直端长度对天线带宽的影响，在最后设计了一副进行仿真优化了的信号频段在3.2~4.4GHz的L型探针馈电的微带天线。
关键词：微带天线；容感性；L型探针馈电；HFSS仿真The design and Simulation of antenna with L-shaped probe feedAbsractIn recent years,with the increasing number of mobile munication system,munication equipment developed towards miniaturization direction constantly,and the antenna size,high integration and frequency requirements are also being more and more important.Light weight, with low profile,low cost and ease of integration has got widespread attention by all of us.The major limitations of microstrip antenna now is the bandwidth of the antenna. After decades of development,a lot of research scholars proposed method to expand the bandwidth of the microstrip patch antenna,which adopts the L-shaped probe feed get a lot of attention.Because vertical section and horizontal section of L-shaped probe create inductive reactance and capacitive reactance,and both of them interact to produce resonance, this makes the antenna has wide bandwidth or multiple frequency bands. This makes L-shaped probe feed is widely used in modern mobile munications system. This paper introduces the radiation principle of microstrip antenna and microwave radio frequency section of the basic theory of electromagnetic wave transmission and the antenna with L-shaped probe feed.Based on the basic theory of microstrip antenna analysis and numerical calculation design a microstrip antenna meet the design need,and analysis the effect of the size horizontal and vertical section of L-shaped probe on the antenna bandwidth with the aid of with simulation software HFSS.In the final,it designs a microstrip antenna with L-shaped probe feed which the transmission signal frequency band in 3.2~4.4 GHz.KEY WORD：Microstrip antenna；Should the emotion；L-shaped feed；HFSS simulation目录第一章绪论1.1 课题背景及研究意义微带天线由于其重量轻、剖面低、成本低廉、设计较灵活，而且易和集成电路等电路相结合等优点得到了越来越广泛的应用，比如无线电通信、电视、广播、导航、雷达、电子对抗、射电天文、遥感等通信系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。
此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。
天线一般都是具有可逆性的，也就是同一副天线既可用作发射的天线，又可用作接收的天线。
根据天线的互易定理同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。
近年来，随着移动通信系统业务的不断增加，通信设备不断朝着小型化方向发展，对天线体积，集成化及工作频段的要求也越来越高。
微带天线以它的体积小，剖面比较低，便于集成，生产造价低等特性以及良好的性能，受到越来越广泛的关注。
在某些通信场合，所用的频段很高，使得传输波长短。
为此必须采用一定措施进一步减小微带天线的尺寸。
现代移动通信要求天线需要具有宽频带工作的能力。
在必须考虑大小，重量，价格，易安装等特性要求，以及应用于符合气体动力外观等因素的飞机、全球定位系统以及卫星的情况下，无线通讯以及移动通讯等诸多高度发展的通信系统中低剖面都是迫切需要的。
这是由于低剖面的结构能够适应平贴在任何外观特性的平面或曲面上，易制作，并且具有容易与微波集成电路集成等优点。
设计和研究性能优良的频带宽度宽的微带天线是本设计的主要工作。
但是微带天线的主要限制是其带宽的狭窄。
现在的努力已经集中到适当的提高天线的带宽上。
经过数十年的发展,很多研究学者提出了拓展微带贴片天线带宽的方法，其中采用L型探针馈电的方式得到了很多关注, 并广泛应用于现代移动通信系统中。
基于这种技术, 本文就是从传统的微带贴片天线出发，针对微带天线窄带宽的特点，设计出宽频带特性L 型探针馈电微带天线，利用L型探针馈电技术有效解决阻抗带宽较窄的问题。
并利用Ansoft 公司的HFSS软件对天线的结构和性能进行了仿真分析[1,2,3]。
1.2 微波天线的研究现状早在1953年G. A. D schamps教授就提出微带贴片天线的概念[4]，但是当时并没有得到足够的重视，在20世纪中叶到60年代只有一些零碎的研究，真正的开始发展和使用是在70年代。
直到20世纪80年代后，对敷铜以及敷金的介质基片的光刻技术得到长足的发展，并且研究人员研究出较好的理论模型后引起诸多学者的重视，实际的微带天线才制造出来。
在20世纪80年代末90年代初，国内也有这方面的专著出版。
从此以后，微带天线得到了各国天线研究界广泛的研究和发展，从而使微带天线获得了多种应用，并且形成了微波天线中一种独特的天线类型。
微带天线一般应用的频率范围是1～50GHz，对于相对特殊的天线频率也会在几十MHz。
和常用微波天线相比，有如下优点：(1)体积小，重量轻，低剖面，能够适应于任何平面或曲面的外观特性低剖面的结构。
(2)易集成，能和大量无源器件、有源器件、电路集成。
(3)电性能多样化，易于得到各种极化，对于微带元的设计不同，其最大辐射方向可以在边射到端射范围内变化。
目前微带天线的研究主要集中在小型化、宽带化、多频段、多极化、分形技术等几个方面[5]。
1.3Ansoft HFSS软件简介HFSS是由Ansoft公司推出的三维电磁场仿真软件。
HFSS提供了一简洁直观的用户设计界面。
场解器实现了精确的自适应；后处理器拥有空前强大的功能，而且电性能的分析能力相比之前的软件得到很大提高，任意形状三维无源结构的电磁场场量和S参数都能得到精确计算[5]。
使用HFSS，可以用于计算：(1)远近场辐射问题和基本电磁场数值解的计算；(2)谐振解以及结构的本征模计算；(3)端口阻抗的归一化S参数；(4)端口传输常数和特征阻抗。
HFSS软件天线设计功能强大，它可以计算天线参量，如3dB带宽、方向性、增益和远场方向图剖面；绘制天线的极化特性。
Ansoft HFSS的界面直观、易于使用且可以用于建立任意三维无源器件模型[6]。
创建一个设计包括步骤如下：1．启动HFSS软件，新建一个工程文件，保存路径必须全英文。
2．设置求解类型，确定如何收敛和激励。
HFSS有三种求解类型，终端驱动、模式驱动和本征模。
3．创建结构模型。
HFSS三维模型创建能力强大，简单的实体建模中，直接使用HFSS 中提供的基本图形即可，在创建每一个基本结构单元时，HFSS都会提示确定其属性，默认的材料特性是真空。
4．设置边界条件和激励；边界条件主要包括：理想导体边界（Perfect E）、辐射边界条件（Radiation)；激励主要包括波端口激励、集总端口激励。
5．求解设置包括定义求解频率，扫频范围。
6．设计检查、运行仿真计算。
7．数据处理，查看运行结果，包括增益大小、S参数、辐射方向图、电磁场场分布。
8．进行优化设计得到最优解。
1.4 的主要工作本文根据现代卫星通信下行传输信号频段3.2GHz ~ 4.4GHz频段设计出L型探针馈电微带天线。
具体的内容安排如下：第一章：绪论，简单介绍了L型探针馈电微带天线研究背景和现状，仿真软件及全文内容安排。
第二章：简单地介绍了微带天线的基本理论，包括:微带天线的工作机理、理论分析方法及理论模型相关的理论。
并且介绍了拓宽天线带宽的方法。
第三章：对L型探针馈电微带天线进行介绍，并将它相对于普通天线的优点进行了分析。
第四章：通过Ansoft HFSS对微带天线的结构设计和软件仿真，设计优化及分析，设计了要求中的的微带天线，通过得到的反射系数、方向图及驻波比图与设计要求及理论进行比较，验证仿真的正确性。