微带线馈电的宽带单层贴片天线

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一种新型单层单贴片宽带圆形微带天线

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２４７・
弹箭与制导学报
一
种新型单层单贴片宽带圆形微带天线
丁毅，光明，文然王苏
（军工程大学导弹学院。西三原７３０）空陕１８０
摘
要：计了一种新型单贴片单层的开缝微带天线。天线开缝后产生了两个相近的谐振点，过对缝隙的设通
ｏＯｆ１
ｆｏ２６ＧＨｚｔ．２ｒｍ．４Ｏ２９ＧＨｚｉｏｔｉｅｏｈｓｎｖｌｎｅｎ．ｔＳｅｓＯｍａｅａｄｔｅｐｏｉＯｄｅｔｈｂａｎｄｆｒｔｉｏｅｔｎａＩ ’ ａｙｔｋｎｈｒｆｌｉｌＷｕＯｔｅＳａｅＳ
ｔｐｅｒｓｎｎｒｑｅｃｅｙｌａｉｇｔｓａｅｓｏｓｙａｊｓｉｇｔｅｓｚｆｔｅｓｏｓＩｍａｅｈｓｐｒｔｇｆｅｉｌｅｏａｔｆｅｕｎｉｓｂｏｄｎｗｏＬ—ｈｐｌｔ，ｂｄｕｔｈｉｅｏｈｌｔ．ｔｋｓｔｅｅｏｅａｉｒ— ｎｎ
ＡｂｔａｔＡｏｖｌｓｎｇｌ－ａｙｒｓｉｇｌ－ｔｈｗｉｂａｉｃｌｉｒｓｒｐａｅｎａｗｉｈｌｓｉｏｐｅＩａｃｅｅｍｕ — ｓｒｃ：ｎｅｉｅｌｅｎｅｐａｃｄｅｎｄｃｒｕａｒｍｅｏｔｉｎｔｎｔｓｏｔｓｐｒｏｓｄ．ｔｃｎｒａｔｌ
ｑｅｃｅｒｅｅａｌｌｓＯｅｃｔｅ．ｔｈｄａｄＳｎｅｅｏａｔｖｌｅ — １ｄｏｓａｃ）ｔｅｒｓｌｕｎｉｓａｅｇｎｒｌｃｏｅｔａｈｏｈｒｗｉｈｔｅｍｉｂｎｕｕｄｒａｒｓｎｎａｕ（ — ０Ｂｆｒｉｔｎｅ．ｈｅｕｔｙｎ —

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 =
c 2fr
r e e
=- 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,

微带线天线馈电原理

微带线天线馈电原理微带线天线馈电原理微带线天线（Microstrip antenna）是一种平板式天线，由于其结构简单、易于制造和调整等优点，在卫星通信、雷达测量等领域得到了广泛应用。

而微带线天线的馈电方式也是很重要的一部分，下面就简单介绍一下微带线天线馈电的原理。

一、微带线天线结构微带线天线由两个主要部分构成：天线贴片和微带线馈线。

天线贴片是由介电材料和金属构成的，其形状和尺寸会对天线的辐射特性产生非常大的影响。

通常情况下，天线贴片的形状是圆形、方形或矩形的。

介电材料通常是PTFE或FR-4等。

微带线馈线是从天线贴片到源或负载之间的导体。

它是由铜箔覆盖在介电基板上，并用印刷电路技术制造而成。

微带线馈线使用也会影响到天线的辐射特性，所以具体的天线设计需要考虑到天线贴片和微带线馈线之间的相互影响。

二、微带线天线的馈电原理通常情况下，微带线天线的馈电方式有两种，一种是通过COAX和微带线过渡来实现馈电的；一种是直接在贴片上开孔，将馈线与贴片相连。

微带线天线的馈电原理可以通过微波模型进行模拟和理解。

在微波模型中，天线贴片是电容，微带线馈线是电感，通过调节它们之间的物理尺寸和位置，可以得到天线的输入阻抗等有关参数。

对于微带线天线来说，其馈电原理主要基于其在等效电路中的表现，即通过开孔或者过渡来实现本质上的电容与电感耦合，从而将微带线的能量转化成为微带线天线所需的电场和磁场，并产生全向或定向的辐射。

三、微带线天线馈电方式的特点1. 传输效率高：与传统天线相比，微带线天线利用电阻较小的铜箔、介质成本较低、简单易制造的技术，使馈电方式更加可靠和传输效率高。

2. 空间利用率高：微带线天线可以利用介质板上的空间进行设计，减少空间占用，提高空间利用率。

3. 频带宽度较宽：微带线馈线传输的电场和磁场能够交错在介质板上，从而产生多种共振模式，实现频段宽带的涵盖，提高天线的频带宽度。

总之，微带线天线馈电方式是微带线天线的重要组成部分，其具有优秀的传输效率、高空间利用率和较宽的频带宽度，能够为无线通信、雷达测量等领域提供更好的通讯和测量技术支持。

嵌入馈电微带贴片天线的设计(a microstrip-line insett_fed patch antenna)

外形小、成本低的天线可用于许多现代通信系统中。

微带贴片天线代表一系列的小型天线，它们具有等角性质和已与通信系统的印刷电路集成在一起的优点。

通过采用简单明了的传输线模型，建立微带线嵌入馈电(inset-fed)贴片天线的精确模型并对之进行分析已成为可能。

另外，通过应用曲线拟合公式，也可以确定50Ω输入阻抗所需的精确嵌入长度。

馈电机制在微带贴片天线设计中扮演了重要角色。

微带天线可以由同轴探针或嵌入的微带线来馈电，同轴探针馈电在有源天线应用中具有优势，而微带线馈电则是适合于开发高增益微带阵列天线。

对于这两种情况，探针的位置或嵌入的长度都将决定输入阻抗的大小。

已通过各种各样的模型，包括传输线模型和空腔模型，以及通过全波分析对同轴探针馈电的贴片天线分输入阻抗特性进行了分析。

无论从实验上还是从理论上，都证明了同轴探针馈电贴片天线的输入阻抗特性遵守三角函数：cos2[π(y0/L)]，其中，L等于贴片长度，y0等于从边缘沿着贴片长度L方向的馈电位置。

另一方面，从实验上也证明在低介电常数材料上，嵌入馈电的探针天线的输入阻抗表现为以下函数的4阶特性：cos4[π(y0/L)]。

幸运的是，现已开发出一种简单的分析方法，该方法利用传输线模型来获得嵌入馈电微带贴片天线的输入阻抗。

利用这种方法，在使用现代薄介电电路板材料时，可引用曲线拟合公式来确定嵌入长度，以便实现50Ω的输入阻抗。

图1是嵌入馈电微带贴片天线的图示。

参数εr、h、L、W、w< SUB >f< /SUB >和y0分别代表基板的介电常数、厚度、贴片长度、贴片宽度、馈线宽度和馈线嵌入距离。

嵌入馈电微带贴片天线的输入阻抗主要取决于嵌入距离y0，并在某种程度上取决于嵌入宽度(馈线与贴片导线之间的间距)。

嵌入长度的变化不会在谐振频率上产生任何改变，但是嵌入宽度的变化却会导致谐振频率的改变。

因此，在下面的讨论中，贴片导线与馈线之间的间距是保持不变，等于馈线宽度。

一种微带线馈电的宽带圆极化微带天线的设计

一种微带线馈电的宽带圆极化微带天线的设计引言在通信领域中，天线是不可或缺的一个设备，而微带天线因其结构简单、成本低廉、易于集成等优点，已经成为了现代通信领域中应用广泛的一种天线。

在微波领域中，圆极化天线通常被用来避免天线之间的互干扰和提高通信质量。

然而，许多微带圆极化天线的带宽是有限的，这使得这些圆极化天线的通信传输性能大大受到限制。

因此，本文提出了一种微带线馈电的宽带圆极化微带天线的设计方案，旨在解决微带圆极化天线带宽狭窄的问题。

设计原理本设计方案采用了一种微带线馈电的宽带圆极化微带天线。

其中，天线由一个正方形微带辐射片和一个环形贴片构成。

其工作原理基于微带线馈电的正方形微带辐射片，是以TM模式的耦合方式进行馈电的。

正方形微带辐射片的一边通过一条微带线馈电导线与馈电点相连，另一边则用接地板连接。

环形贴片作为一个反射器，通过正方形微带辐射片的边缘和接地板之间的短接实现电路的反射。

设计步骤1.计算天线的工作频率和所需圆极化方式。

根据这些参数确定天线的尺寸和形状。

2.设计并确定微带线馈电导线和连接设备的点。

3.添加环形贴片，并在模拟软件中进行必要的优化，以提高天线的性能。

4.按照所需的角度选择天线的旋转方向，并调整微带线馈电导线与天线的尺寸，以实现所需的圆极化方向。

仿真结果为了验证设计的性能，我们使用了一款天线仿真软件进行模拟实验。

仿真过程中，我们使用S参数和体表波图形来评估天线的性能。

以下是一些关键指标的仿真结果：•工作频率：4.4GHz•带宽：360~630MHz，VSWR小于2•圆极化方向：左旋•Gain：6.5dB•Axial Ratio: 1.1dB结论本文提出的一种微带线馈电的宽带圆极化微带天线设计方案，能够在4.4GHz 的频率范围内实现左旋或右旋的圆极化方式。

其带宽可达到360~630MHz，在这个带宽范围内可以实现VSWR小于2的传输性能。

此外，天线具有高增益和低轴比等优点。

因此，这种设计方案具有较好的前景和实际应用价值。

《微带贴片天线讲义》课件

03
提高微带贴片天线的效率可以提高天线的辐射能力和能量利用率
。
04
PART 04
微带贴片天线的应用
无线通信系统
无线局域网（WLAN）
微带贴片天线广泛应用于无线局域网中，作为接入点（AP）和客户端（如笔记本电脑和智能手机）的通信天线，实现高速数据传输。
蓝牙通信
蓝牙耳机和蓝牙设备中使用的微带贴片天线，用于无线传输语音和数据信号，方便用户进行无线连接和通信。
雷达系统
车载雷达
在自动驾驶汽车中，微带贴片天线常被用作车载雷达系统的发射和接收天线，用于探测障碍物、车辆和行人的位置和速度。
气象雷达
气象雷达中的微带贴片天线，能够发射和接收微波信号，用于监测降雨、风速、冰雹等气象信息。
卫星通信系统
卫星电视接收
微带贴片天线在卫星电视接收系统中应用广泛，用于接收来自卫星的电视信号，提供高清电视节目。
小型化和宽频带是微带贴片天线面临的挑战之一，需要研究新型材料和优化设计方法来实现。
高增益与低交叉极化问题
高增益
为了提高通信质量和距离，需要微带贴片天线具有较高的增益。
低交叉极化
交叉极化会导致信号质量下降，因此需要微带贴片天线具有较低的交叉极化。
总结
在提高增益的同时降低交叉极化是微带贴片天线的另一个挑战，可以通过改进结构和材料来实现。
高效率与低成本问题
高效率
为了减少能量损失，微带贴片天线需要具有较高的效率。
低成本
在满足性能要求的同时，降低微带贴片天线的制造成本也是重要的考虑因素。
总结
高效率和低成本是微带贴片天线的第三个挑战，可以通过优化制造工艺和采用新型材料来实现。
PART 06

微带贴片天线概论

采用多层结构
利用多层结构，在有限的体积内增加天线辐射单元的数量，从而提高整体效率与增益。
应用电磁材料
采用具有高导电性和磁导率的电磁材料，增强天线的电磁波辐射和聚焦能力。
如何减小天线的尺寸与重量
采线的物理尺寸。
采用折叠、旋转和多层结构设计
02
通过对天线结构进行折叠、旋转和多层堆叠，实现天线的小型
三角形微带贴片天线
三角形微带贴片天线是一种具有特殊形状的微带贴片天线，其金属贴片呈等边三角形或等腰三角
形。
三角形微带贴片天线具有较高的增益和较宽的带宽，同时其结构
简单、易于制作。
三角形微带贴片天线在通信、雷达、导航等领域具有一定的应用
价值。
其他形状的微带贴片天线
除了矩形、圆形和三角形微带贴片天线外，还有许多其他形状的微带贴片天线，如椭圆形、八边形等。
如何提高天线的抗干扰能力与稳定性
加强天线屏蔽
通过增加金属屏蔽层，降低外部电磁干扰对天线性能的影响。
应用噪声抑制技术
采用先进的信号处理技术，抑制天线接收到的噪声干扰。
优化天线布局
合理布置天线位置，降低多天线之间的耦合效应，提高整体抗干扰能力与稳定性。
谢谢观看
这些特殊形状的微带贴片天线在某些特定场合具有一定的应用优势，如提高增益、拓宽带宽等。
然而，这些特殊形状的微带贴片天线的制作难度较大，成本较高，因此在实际应用中受到一定限制。
03
微带贴片天线的设计与优化
贴片的尺寸设计
贴片尺寸与波长关系
贴片的尺寸通常为工作波长的四分之一或二分之一，以实现最佳辐射效果。
化与轻量化。
应用新型制造工艺
03
采用先进的微纳制造工艺，实现天线的高精度制造，进一步减

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（困电子科技集团公司第三｝研究所，安徽合肥２０８）中 ‘ 八３０８
摘要：带贴片天线已广泛应用于雷达系统，中介绍了一种新型背腔式单层微带贴片天线，射微文辐
贴片采用微带线馈电，增加工作带宽，供了两种不同的贴片形状，一种是Ｅ形贴片．真及测试结果为提第仿表明，种单元在驻波比优于２的备件下可实现４的阻抗带宽，该单元的波瓣带宽较窄。为抑制交叉此５但
１ｉｐｄｎｅｈｎｗｉｔｏＷＲ≤ １５，ｗｉｈｌｗＲＳ。ｏａｉａｉｎｏｓｈｎ一】．ｄｃｏｓｔｅｏ — ４ｍｅａｃａｄｄｈｆｒＶＳ．ｔｏＣＯＳｐｌｒｔｆｌｓｔａ。ｚｏｅ５０Ｂａｒｓｈｐ
极化，过在Ｅ形贴片上开四个槽，到了第二种改进的Ｅ形贴片。该单元可实现１的频带内驻波比优通得４
于ｌ５同时交叉极化优于一ｌｄ＿，５Ｂ。对Ｃ波段８６单元实验小阵的测试结果表明，天线在ｌ．的频 ×ｌ该７９
第４期２１Ｏ２年８门
雷达科学与技术
ＲａｄａｒＳｃｉｅＲｃｅａｎｄｅｃｈｎｏｌｙＴｏｇ
ＶＯ．１ｏ１０Ｎ．４
Ａｕｇｔ２２ｕｓ０ｌ
微带线馈电的宽带单层贴片天线
卢晓鹏，汪伟，高初
Ａｂｔａｔ：Ｉｈｅｍｉｒｔｉａｔｈａｅｌａｈｏｕｉｅａｓｒｃ＇ｃｏｓｒｐｐｃｎｔｎｌａｓｆｎｄｗｄｐｐｌａｉｓｉａｒＩｈｉａｒｐｅｅｓａｎｏｉｔｏｎｎｒｄａ．＇ｓｐｐｅｒｓｎｔ — ｃｖａｔ — ａｋｅｅｌｃｖｉｙｂｃｄ．ｗｉｅｎｉｒｔｉｉｌａｅａｃｎｔｎｎａｌａａｉａｃｓｆｄｂｙａｍｉｒｔｉｄｂａｄｍｃｏｓｒｐｓｎｇｅｌｙｒｐｔｈａｅ．＇ｒｄｉｔｎｇｐｔｈｉｅｃｏｓｒｐｈｅｌ．Ｉｄｅｏｉｃｅｓａｗｉｈ，ｔｎｄｓｏｔｈｓｉｆｅｅｈｐｅｒｍｐｌｅＩｈｅｆｒｔｋｉｄｏｆｉｎｅｎｏｒｒｔｎｒａｅｂｎｄｄｔｗｏｋｉｆｐａｃｅｎｄｉｆｒｎｔｓａｓａｅｅｏｙｄ．＇ｉｓｎｐｔｈｉｓｐｅ．Ｓｉｕａｉｓａｄｍｅｓｅｅｉｓｓｏｗｈｔｔｓｋｉｎｅｌａｅｉｅ４５ａｃｓＥ— ｈａｄｍｌｔｏｎｎａｕｒｍｌｔｈｔａｈｉｎｄｏｆａｔｎｌｃｎｒａｌａｚｉｐｄａｃｍｅｎｅ
ｅａｉｎ［ａｄ．Ａｂｎｄｄｅｏａｒａｆ８× １ｌｍｅｓｈａｅｎｆｂｒｃｔｄａｄｔｓｅ．Ｔｈｅｍｅｓｒｍｅｎｒｒｌｏ）ｎＣ— ａｍｒｙｏ６ｅｅｎｔｓｂｅａｉａｅｎｅｔｄａｕｅｔｅｓｔｈｏｔａｔｈｓａｒｙａｅｎａｅｈｉｉｓｌｗｒｓｐａｉａｉｎｌｖｅａｇｈａａｉｆｉｉｎｃｗｉｈｉｕｉｓｓｗｈｔｉｒａｎｔｎｘｂｔｏｃｏｓ — ｏｌｒｚｔｏｅｌｎｄｈｉｒｄｉｔｏｎｅｆｃｅｙｔｎａ
段内具有良好的交叉极化性能及较高的工作效率。
关键词：宽带；带贴片天线；单层微带天线；腔微背
中圈分类号：Ｎ８１．；Ｎ９７２Ｔ２＿４Ｔ５．文献标识码：Ａ文章编号：６２２３ｆ０２０ —４８０ｌ７３７１）４０４５２
ｍｏｆｅｓｐｅｐｔｈｉｒｐｏｅｄｉｉｄＥ— ｈａａｃｓｐｏｓｄ。ｒｓｔｎｇｆｏｍｕｔｎｇｏｕｒｓｏｔｎｔｅＥｈａｅｔｈＩｃｃｅｅｅｕｌｉｒｃｔｉｆｌｓｏｈｓｐｄｐａｃ．ｔａｎａｈｉｖ
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