天线设计(改)
2.4G天线设计完整指南设计(原理、设计、布局、性能、调试)
本文章使用简单的术语介绍了天线的设计情况，并推荐了两款经过测试的低成本PCB天线。
这些PCB天线能够与PRoC?和PSoC?系列中的低功耗蓝牙(BLE)解决方案配合使用。
为了使性能最佳，PRoC BLE和PSoC4 BLE2.4GHz射频必须与其天线正确匹配。
本应用笔记中最后部分介绍了如何在最终产品中调试天线。
1、简介天线是无线系统中的关键组件，它负责发送和接收来自空中的电磁辐射。
为低成本、消费广的应用设计天线，并将其集成到手提产品中是大多数原装设备制造商(OEM)正在面对的挑战。
终端客户从某个RF产品(如电量有限的硬币型电池)获得的无线射程主要取决于天线的设计、塑料外壳以及良好的PCB布局。
对于芯片和电源相同但布局和天线设计实践不同的系统，它们的RF(射频)范围变化超过50%也是正常的。
本应用笔记介绍了最佳实践、布局指南以及天线调试程序，并给出了使用给定电量所获取的最宽波段。
图1.典型的近距离无线系统设计优良的天线可以扩大无线产品的工作范围。
从无线模块发送的能量越大，在已给的数据包错误率(PER)以及接收器灵敏度固定的条件下，传输的距离也越大。
另外，天线还有其他不太明显的优点，例如：在某个给定的范围内，设计优良的天线能够发射更多的能量，从而可以提高错误容限化(由干扰或噪声引起的)。
同样，接收端良好的调试天线和Balun(平衡器)可以在极小的辐射条件下工作。
最佳天线可以降低PER，并提高通信质量。
PER越低，发生重新传输的次数也越少，从而可以节省电池电量。
2、天线原理天线一般指的是裸露在空间内的导体。
该导体的长度与信号波长成特定比例或整数倍时，它可作为天线使用。
因为提供给天线的电能被发射到空间内，所以该条件被称为“谐振”。
图2. 偶极天线基础如图2所示，导体的波长为λ/2，其中λ为电信号的波长。
信号发生器通过一根传输线(也称为天线馈电)在天线的中心点为其供电。
按照这个长度，将在整个导线上形成电压和电流驻波，如图2所示。
天线设计规范
天线设计规范深圳麦汉科技技术有限公司研发部内部标准及对外培训资料2013.7.10编制：黄年宇第1篇项目评估基本概念1-1 背景根据公司年度经营计划，研发工程师要同客户建立积极主动地工作关系，不仅要现场分析和解决测试中遇到的问题，还要能够对客户的新项目进行现场评估和提出建议。
而后者是目前大部分工程师的弱项，掌握基本的评估技巧和准则，不仅是公司实力的体现，也是个人能力的提升。
下面将分为几方面对项目的评估做基本的介绍：*天线的空间和性能*直板机PIFA天线的评估*直板机Monopole天线的评估*翻盖机PIFA天线的评估*翻盖机Monopole天线的评估*滑盖机PIFA天线的评估*滑盖机Monopole天线的评估*双模机的评估*SAR的评估*装饰件的评估*天线材质的选择*人体模拟评估*评估中的注意事项1-2 天线空间和性能（PIFA ）所需空间H>6.0mm S>400mm2H>6.5mm S>450mm2H>6.5mm S>450mm2H>7.0mm S>500mm2H>7.0mm S>500mm2H>7.0mm S>550mm2H>7.0mm S>600mm2H>7.0mm S>600mm2H>5.5mm S>200mm2H>7.0mm S>550mm2H>5mm S>150mm2频段CDMA800850&1900900&1800850&1800&1900900&1800&1900GSM 四频GSM 三频+WCDMA GSM 四频+WCDMAGPS LTE-38、39、40Bluetooth可能达到的性能VSWR<3 EFF ≈40%VSWR<3 EFF ≈40%VSWR<3 EFF ≈40%VSWR<3 EFF ≈40%VSWR<3 EFF ≈40%VSWR<3 EFF ≈35%VSWR<3 EFF ≈40%VSWR<3 EFF ≈35%VSWR<1.5 EFF >50%VSWR<2 EFF >50%VSWR<2 EFF ≈50%1-3 天线空间和性能(Monopole)频段所需空间可能达到的性能CDMA800镂空5mm L*W为30*7mm VSWR<3 EFF>40% 850&1900镂空6mm L*W为30*7mm VSWR<3 EFF>40% 900&1800镂空6mm L*W为30*7mm VSWR<3 EFF>40% 850&1800&1900镂空7mm L*W为30*7mm VSWR<3 EFF>40% 900&1800&1900镂空7mm L*W为30*7mm VSWR<3 EFF>40% GSM四频镂空8mm L*W为30*7mm VSWR<3 EFF>40% GSM三频+WCDMA镂空8mm L*W为30*7mm VSWR<3 EFF>40% GSM四频+WCDMA镂空8mm L*W为30*7mm VSWR<3 EFF>40% GPS镂空5mm L*W为20*5mm VSWR<1.5 EFF>50% LTE-38/39/40镂空12mm L*W为30*8mm VSWR<2 EFF>60% Bluetooth镂空5mm L*W为10*5mm VSWR<2 EFF>50%*直板机PIFA 天线一般布局在上端，受人体影响小。
双频手机天线设计
2023年 / 第9期 物联网技术410 引 言4G 网络创造了繁荣的网络经济，由于通信业务的多元化和复杂化，人们追求网络事物多样性的需求也日益增长，第五代移动通信系统（5G ）应运而生，它能够实现人与人、人与物、物与物之间的互联互通，VR 、自动驾驶、远程手术等具有巨大前景的技术也在5G 时代诞生并发展着。
5G 具有超大的带宽、巨大的传输速率，5G 时代的到来也促进着MIMO 技术的发展，但是其代价是增加了收发方的天线复杂度，使得天线设计必须考虑各个天线的互相影响，这对天线工程师来说是个巨大的挑战。
近年来，5G 技术越来越受到学术界和行业领域的关 注。
作为5G 无线通信的关键技术，大规模的MIMO 可以极大地提高信道容量。
因此，如何将越来越多的元件放置在有限的空间中是天线设计者面临的一个难题。
当各个天线单元之间的距离较小时，天线之间的耦合度会很大，对天线性能影响十分严重。
因此，如何提高各个天线间的耦合度成为MIMO 天线设计的重难点。
为了解决这一问题，通常采取以下3种方法：（1）将天线进行弯折，改变电流的路径，降低天线的谐振频率，这种方法也存在一定缺陷，改变电流的流向会导致方向图产生变异。
（2）提高板载天线介质板的介电常数能够增加隔离度，但是对于手机天线设计来说，一般使用FR4介质板，由于使用场景的限制，这种方法的可行性不是很高。
（3）利用耦合馈电使天线增加分布式电容，使天线激励起比较低的辐射模式，但是这种方法的困难点是馈电位置的选择。
1976年，Andersen 等人[1]从阻抗的方向出发，研究了天线耦合的问题，并将单极子天线作为例证。
Kokkinos 团队实现了利用地板缝隙对port PIFA 天线的去耦[2]。
Ban 等人[3]结合3.5 GHz 天线特点，利用中和线实现二单元4G MIMO 天线的去耦设计，其中的混合天线由GSM850/900/180/1800/1900/UMTS2100/LTE2300/2500和8个 工作于3 400～3 600 MHz 频段上的元件组成。
《基于人工智能的天线优化设计》范文
《基于人工智能的天线优化设计》篇一一、引言随着无线通信技术的飞速发展，天线作为无线通信系统中的重要组成部分，其性能的优劣直接影响到整个系统的性能。
因此，天线优化设计成为了无线通信领域的研究热点。
近年来，人工智能技术的发展为天线优化设计提供了新的思路和方法。
本文旨在探讨基于人工智能的天线优化设计，以期提高天线性能，满足无线通信系统的需求。
二、天线优化设计的背景与意义天线优化设计是指通过改进天线的结构、材料、尺寸等参数，以提高天线的性能，如增益、带宽、辐射效率等。
传统的天线优化设计方法主要依赖于设计师的经验和试验，设计周期长、成本高、效果不尽如人意。
而人工智能技术的发展为天线优化设计提供了新的解决方案。
基于人工智能的天线优化设计具有以下意义：1. 提高天线性能：通过优化天线的结构、尺寸等参数，提高天线的增益、带宽、辐射效率等性能指标。
2. 缩短设计周期：利用人工智能技术，可以在短时间内找到最优的天线设计方案，缩短设计周期。
3. 降低设计成本：通过智能算法和仿真技术，可以在不进行实际试验的情况下，对天线进行优化设计，降低设计成本。
4. 拓展应用领域：优化后的天线可以更好地适应不同的应用场景，如移动通信、卫星通信、雷达等。
三、基于人工智能的天线优化设计方法基于人工智能的天线优化设计方法主要包括以下步骤：1. 数据准备：收集天线的结构、尺寸、性能等数据，建立天线数据库。
2. 特征提取：从天线数据库中提取出与天线性能相关的特征，如结构参数、尺寸参数等。
3. 模型构建：利用机器学习算法，构建天线性能与特征之间的映射关系模型。
4. 优化算法：采用智能算法（如遗传算法、粒子群算法等）对模型进行优化，找到最优的天线设计方案。
5. 仿真验证：利用仿真软件对优化后的天线设计方案进行仿真验证，评估其性能。
6. 实际制作与测试：根据仿真结果，制作实际天线并进行测试，验证优化设计的有效性。
四、实例分析以某型智能手机的天线为例，采用基于人工智能的天线优化设计方法进行优化设计。
毕业论文-WIFI天线设计
毕业论文-WIFI天线设计齐齐哈尔大学无线通信(论文)题目 WIFI天线设计专业班级通信工程 084 班学生姓名李敏代兴利陈树家学号 2008132111 2008132117 2008132003指导教师赵岩2011年12月20日I齐齐哈尔大学无线通信摘要在无线网络迅速发展的今天，天线的地位及其应用被人们日益重视。
本文系统的介绍WIFI天线制作方法，理论分析依据，及其制作过程中的技术要求。
本文具体内容包涵WIFI知识， WIFI是种短程无线传输技术。
具体理论分析计算制作WIFI天线形状、尺寸大小及其选用材料，具体制作WIFI天线的过程。
及其测试WIFI天线性能，对比系统自带天线。
包涵制作心得及其制作技巧，此天线原理简单，制作成功率高，是各位无线网络DIY爱好者初级制作首选。
关键词:WIFI天线;无线网络;WIFI天线制作I齐齐哈尔大学无线通信ABSTRACTIn today's rapid development of wireless networks, antenna and its applications is increasing attention on the status of. Method for making this system to introduce WIFI antenna, theoretical analysis based on, and in the process of making technology requirements.Knowledge of specific content in this article include WIFI, WIFI is kind of short range wireless transmission technology. Analysis and calculation of specific theories make WIFI antenna selection of shapes, sizes and materials, the concrete process of making WIFI antenna. And testing WIFI antenna performance, contrast with antenna system. Excuse making experience and production skills, this antenna simple in principle, make a highly successful, are you DIY enthusiasts primary production preferred wireless network.Key words:WIFI antenna; wireless signal; WIFI antenna manufacture II齐齐哈尔大学无线通信目录摘要 ..................................................................... (I)ABSTRACT ........................................................... ...................................................... II 目录 ..................................................................... ................................................... III 第1章引言 .............................................................................................................. 1 第2章概述 ..................................................................... . (2)2.1 WIFI相关简述 ..................................................................... . (2)2.2 WIFI组建方法 ..................................................................... . (4)2.3 WIFI目前的应用 ..................................................................... (5)2.4 WIFI天线制作与测试材料及工具 (6)2.5 本设计方案思路 ..................................................................... (6)2.6 主要技术指标...................................................................... ...................... 7 第3章理论分析 ..................................................................... . (9)3.1 分析天线形状...................................................................... .. (9)3.2 天线尺寸设计...................................................................... ..................... 10 3.3 罐头盒大小设计 ..................................................................... ........................... 11 3.4 导波线路分析...................................................................... .............................. 13 第4章制作与调试 ..................................................................... (15)4.1 整体实物制作...................................................................... (15)4.2 WIFI天线调试 ..................................................................... .. (21)第5章性能测试与对比 ..................................................................... (22)5.1 系统自带天线与WIFI天线性能对比 (22)第6章制作心得 ..................................................................... ................................... 26 第7章结论 ..................................................................... .. (27)III齐齐哈尔大学无线通信第1章引言WIFI全称Wireless Fidelity，又称802.11b标准，是IEEE定义的一个无线网络通信的工业标准(IEEE802.11)。
17339_汽车天线设计指南(设计手册)
引言概述：汽车天线是汽车通信系统中不可或缺的重要部件，它直接影响到车载通信设备的性能和车辆用户的通信体验。
本文是汽车天线设计指南的第二部分，将详细介绍汽车天线的设计原则、天线类型、安装位置选取、性能测试以及天线与车辆外壳的电磁兼容性等方面的内容。
希望通过这些指南能够为汽车天线设计提供参考，并帮助读者更好地理解和应用于实际应用中。
正文内容：一、设计原则1.1天线增益与赢得在汽车天线设计中，天线的增益和赢得是两个重要的参数。
天线的增益决定了其接收或发射信号的能力，而赢得则表示天线辐射功率的分布方向。
高增益的天线能够提高通信距离，但也可能导致对信号的过度接收或发射。
因此，在设计中需要根据实际需求合理选择天线的增益和赢得参数。
1.2天线频率范围汽车通信系统涉及到多种频率范围，包括GPS、蓝牙、WiFi、无线电广播等。
为了能够满足多种频率传输的要求，合理的天线设计需要考虑到这些频率范围，并选择合适的天线类型进行设计。
1.3天线匹配和阻抗匹配天线的匹配和阻抗匹配是设计过程中需要特别关注的问题。
天线的匹配决定了天线与发送或接收电路之间的有效连接，阻抗匹配则是为了提高能量传输的效率。
在设计过程中，需要进行天线测试和修正，确保天线的匹配和阻抗匹配达到最佳状态。
二、天线类型2.1车顶天线车顶天线是最常见的汽车天线类型之一，它通常安装在汽车车顶的中央位置。
车顶天线适合用于GPS导航系统、卫星通信等频率传输，需要保持较好的天线性能和天线与车体的隔离。
2.2后窗天线后窗天线是与玻璃窗体一体化的一种设计。
它主要用于车载无线通信设备，如蓝牙连接、方式信号接收等。
后窗天线的设计需要特别考虑玻璃的传输性能和天线的安装方式，以确保信号的传输和车窗的遮蔽效果。
2.3车侧天线车侧天线是安装在车体侧面的一种天线类型，通常用于车载通信和广播系统。
车侧天线设计需要考虑到与车身的配合和天线的安装位置选择，确保信号传输能够达到最佳效果。
2.4前窗天线前窗天线一般用于车载通信系统中，如无线电广播接收、车载方式通信等。
天线无线DIY大全 2.4G
天线制作大全 本天线制作教程仅供无线ＤＩＹ交流群学习交流 图片教程收集于网络商业天线(24 dBi/27 dBi,覆盖范围4公里)这个反射面天线尺寸是：宽度： 87厘米长度： 91厘米反射面网格尺寸： 2.5厘米×1厘米反射面伸出到偶极子的方管长度是30厘米和面积是2.5厘米× 2.5厘米。
收集器的尺寸:天线FA20的设计. (18..22 dBi).尺寸图纸如下:天线成品图片:2.4Ghz Yagui天线(17dbi和60cm垂直极化) 设计图的尺寸:从左向右1,2 (21)铜线的直径2毫米序号长度(mm) 位置(mm)1 60.3 0.02 54.0 19.653 50.8 41.04 49.2 66.55 48.3 93.76 45.8 127.47 45.8 154.48 45.8 181.49 45.8 208.410 45.8 235.411 45.8 262.412 44.2 289.413 44.2 316.414 44.2 343.415 44.2 370.416 44.2 397.417 36.6 424.418 42.6 451.419 42.6 478.420 45.6 505.421 35.6 530.4环形八木天线 2.4GHz 14 dBi实际图:设计图:反射面R1的尺寸:(黄铜板直径123毫米x0.5毫米厚)使用的铜管直径为12毫米,圆环使用的铜线直径为1.5毫米. 1米的长度和22个圆环，使增益大约为14dbi50厘米长度和11个圆环的天线,使增益大约为11dbi序号周长位置反射面 1 123mm直径0 mm反射面 2 135mm 42mm 接驳器123mm 55mm 导向器 1 114mm 70mm 导向器 2 114mm 81mm 导向器 3 114mm 105mm 导向器 4 114mm 129mm 导向器 5 114mm 146mm 导向器 6 114mm 177mm 导向器 7 114mm 225mm 导向器 8 114mm 273mm 导向器 9 114mm 321mm 导向器 10 114mm 369mm 导向器 11 114mm 417mm 导向器 12 114mm 465mm 导向器 13 110mm 513mm 导向器 14 110mm 561mm 导向器 15 110mm 609mm 导向器 16 110mm 657mm 导向器 17 110mm 705mm 导向器 18 110mm 753mm 导向器 19 110mm 801mm 导向器 20 110mm 849mm 导向器 21 106mm 897mm直径4毫米x 长度60毫米的一根铜管。
天线设计
在通信行业所谓的天线带宽都是在某一VSWR下的天线带宽。
天线带宽图表
与VSWR 相关联的 天线带宽 度
Antenna Matching Network（天线匹配网络） 何谓匹配，简单地说，馈线终端所接负载阻抗Ｚ L 等于馈线 特性阻抗Ｚ0 时，称为馈线终端是匹配连接的。匹配时，馈线 上只存在传向终端负载的入射波，而没有由终端负载产生的反 射波，因此，当天线作为终端负载时，匹配能保证天线取得全 部信号功率。例如，当天线阻抗为 50 欧时，与50 欧的电缆是 匹配的，而当天线阻抗为 80 欧时，与50 欧的电缆是不匹配的。
Frequency（频段） 当今移动通信系统主要有如下的工作频段，请见下表。
System Amps SMR IDEN TACS ETACS GSM EGSM PAGING GPS IRIDUM DCS PCS WCDMA2100 (ISM) BLUE TOOTH Transmit(MHz) 824 849 806 821 806 824 890 905 871 904 890 915 880 915 895 901 1227 1616 1710 1785 1850 1930 Receive(MHz) BW(MHz) 869 894 8% 851 866 7% 851 870 8% 935 950 7% 916 949 9% 935 960 8% 925 960 9% 920 945 5% 1575 1626 1% 1805 1880 9% 1930 1990 7%
若是以半波振子为参照，则增益的单位为dBd
半波振子的增益为 G＝0dBd 增益的另外的计算方法是G＝er×D 其中er为辐射效率
Polarization（极化） 天线辐射电磁波中电场的方向就是天线的极化方向。由于 电磁波在自由空间传播时电场的取向有垂直线极化的水平线极 化的圆极化的……等，因而天线也就相应的垂直线极化的天线 水平线极化的天线……。 特别值得一提的双极化天线，它是在一副天线罩下水平线 极化与垂直线极化两副天线做在一起的天线。
天线设计
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仿真结果
可用于北斗B1和B3频段
14
谢谢！
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6
蘑菇状EBG结构
• 电容C由相邻两个贴片边缘耦合产生
• 电感L由金属孔连接的回路形成，主要由介 质的厚度和磁导率决定
7
DGS结构
• 通过在电路的接地板上蚀出缺陷图案（ Defected Pattern）,以改变电路衬底材料有 效介电常数的分布，从而改变基于该介质 上微带线的分布电感和分布电容，从而使 得此类微带线具有带隙特性和慢波特性
3
RIS结构
• 目的：达到感性或者容性的效果，即电抗 特性。 • 在天线设计中，应用RIS结构可以增强天线 增益和带宽，并有助于实现天线小型化Biblioteka 4蘑菇状EBG结构
5
蘑菇状EBG结构
• 蘑菇状EBG结构也被称为高阻抗表面（ High Impedance Surface: HIS） • 其带隙特性是由周期单元的谐振或共振机 制产生。 • 常用的贴片形状为正方形。
10
仿真结果
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增加DGS结构后模型
12
尺寸
Symbol a1 a2 h1 h2 Value(mm) 9.33 10.7 0.69 4.49
与之前的结构相比，加入DGS 之后天线尺寸减小了30%左右
s1
l1 w1 l2 w2 t1 t2 x1 y1
6.2
5.08 5.08 35.6 36.4 0.15 0.55 0.76 4.6
加载超材料结构的微带天线设计
华东师范大学 王晓莉
1
RIS结构
2
RIS结构
• RIS（Reactive Impedance Substrate）结 构是在介质板上，将一定大小的金属片进 行周期性排列。 • 电路模型相当于一个并联谐振电路，相邻 方形贴片之间的耦合可以等效为一个电容C ，填充介质的接地传输线可以等效为一个 电感L
天线设计(翻译最终版本)
天线设计一：基本术语1. 优化工作距离为指定应用带来最佳工作距离，而不影响智能卡功能。
2. Additional overlay-coating foil ,thickness 50-100um；附加覆盖层3. Printed overlay foil ,thickness 100-150um;印刷覆盖层4. Basic foil with coil 200-300um，PVC，surface glueless；带线圈的基层，脱胶表面5. Module：540um total thickness 模块：总厚度540um6. 集成电路IC这是非接触卡的核心部分，芯片的输入电容和最小工作电压将决定智能卡的最大工作距离和多卡同时工作等特性。
7. IC模块智能卡IC置于模块之内，模块使得IC易于处理，同时保护IC 免受外来压力（如过度弯曲等）和紫外线的损害。
另外模块设计扩大了天线连接区域，为采用不同的天线连接方式提供了方便。
在智能卡封装工序中，模块比裸装的IC更常使用。
从电气角度看，模块给IC 卡的谐振电路增加了额外的电容。
8. 智能卡封装材料由于其介电性能，封装材料也为最终IC卡的谐振电路增加了额外的电容。
二：天线设计面临的问题点1：支付应用问题点：读卡器比智能卡小时，RF通讯就遇到了挑战。
导致卡和读卡器系统之间产生临界耦合效应，这种临界耦合效应通常会使卡和读卡器之间的RF通讯变得极不稳定。
尽管看似不合理，但这种耦合效应确实有违基本的逻辑，即：卡离读卡器越近，耦合效应就越强。
解决措施：（A）调整卡片天线和读卡器天线的尺寸，使得读卡器天线的尺寸比卡片天线大。
(B) 改变天线的设计（例如：感应系数、线圈材料等）以达到调整Q值或谐振频率的目的。
如果线圈的Q值降低，它传递给卡的能量耦合就比较小，将卡去谐以获得较高的谐振频率也会取得同样效果。
改变卡的天线设计可以避免因读卡系统升级而带来的高昂成本，尽管不能完全解决问题，但这种方法仍可以大幅降低耦合效应的负面影响。
天线设计基础ppt课件
32400
Ga 为天线增益G；aβ为水lo平g波瓣宽度；θ为垂直波瓣宽度。
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11
以终端设计为例
PIFA
MONOPOLE
LOOP
金属后盖
金属边框 +玻璃后盖
天线形式
馈地 电点 点
馈 电 点
馈 电 点
地 点
优点 缺点
1. 天线抗干扰 强，允许摆 放器件
D Smax S0
Pr Pro
E2 max E0 2
Pr Pro
∆ 式中Pr、Pr0分别为实际天线和无方向性 天线的辐射功率。
Radiated by Isotropic Ant. Radiated by Dipole Ant. Radiated by other Ant.
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7
技术参数
VSWR = (1+(10^RL/20)) / ((10^RL/20)-1)
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技术参数
➢ 增益 ∆ 定义为：在同一距离及相同输入功率的条件下,某天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax(或场强 |Emax|2的平方）和理想无方向性天线(理想点源)的辐射功率密度S0（或场强|E0|2的平方）之比，记为 G。
G Smax S0
Pin Pin 0
E2 max E0 2
Pin Pin 0
∆ 式中Pin、Pin0分别为实际天线和理想无 方向性天线的输入功率。
∆ 理想无方向性天线本身的增益系数为1。
Radiated by Isotropic Ant. Radiated by Dipole Ant. Radiated by other Ant.
调频广播使用多工器共用发射天线的设计与改造
图１ ３ｄＢ桥式双工器
3 dB耦合器是由两根长度为1/4λ的相互平行的带状金属平板为内导体，以一个封闭对称的长方形金属盒为外导体构成的双线带状传输线。
共4个端口（如图1中“3dB耦合器1”为例），根据3 dB耦合器的传输特性可知：当端输入F1功率信号，在3端有一半功率输出且与1端同相，在4端也有一半功率输出且相位落后1端90°，1端的F1功率信号在2端无输出，因此2端口与1端口是隔离的，可在这两个端口送入不同频率信号，实现耦合。
带通滤波器由2个1/4λ的终端开路的谐振腔组成，两腔体之间通过小孔耦合，类似双回路并联谐振。
输出端采用环耦合，通过设计耦合面积和小孔面积得到所需的通频带特性。
3 dB桥式双工器原理如图1：功率信号F1从3dB耦合器1的1端输入，在3、4端，各输出一半功率（3端同
图２ 星型加３ｄＢ桥式三工器图３ 星型双工器原理。
中波单锥小天线天调匹配网络改造设计
数字传媒研究·Researchon Digital Media中波单锥小天线天调匹配网络改造设计作者简介：林基斌内蒙古自治区新闻出版广电局乌海广播发射中心台高级工程师林基斌内蒙古自治区新闻出版广电局乌海广播发射中心台内蒙古乌海市016000【摘要】根据乌海广播发射中心台各基层台站使用套筒式单锥面顶负荷中波小天线（下文简称中波单锥小天线）情况，发现天调网络因天气环境变化，网络参数也跟随变化，需要经常调整网络参数，存在一定的安全播出隐患。
现将中波单锥小天线天调网络进行重新设计，以提高稳定性，更好地保障播出安全。
【关键词】真空电容天调网络方便维护【中图分类号】TN934.84【文献标识码】Ｂ【文章编号】2096-0751（2021）03-0013-051原天调网络存在的问题及解决方案原天调网络存在的问题主要有：网络不稳定，网络参数易受温差、湿度的变化而变化，经常需要随气候变化调整天调网络参数，网络中的部分陶瓷板电容存在发热现象。
针对以上问题，经过反复论证，笔者提出了重新设计新的天调网络，将天调网络中除吸收网络使用陶瓷板电容外，其他部位电容器均采用真空电容器（如果网络中的电容全部采用真空电容效果更好但是成本很高），采用真空电容的好处：一是由于真空的高绝缘强度，具有防尘污染，防潮等特性；二是额定电流大、损耗小；三是可调范围大；四是外界温湿度对电容参数影响小，对整个网络参数的影响也很小。
55数字传媒研究·Researchon Digital Media2新设计的天调网络原理图及优点分析现以临河691台小天线天调网络设计为例进行说明，临河691台现有中波频率6套，频率和功率情况分别为：549kHz/1kW、675kHz/10kW、1044kHz/10kW、1170kHz/10kW、1305kHz/10kW、1458kHz/1kW 。
1044kHz和1305kHz 双频共塔工作在套筒式锥面顶负荷中波小天线上。
天线设计方案
天线设计方案引言天线是无线通信系统中至关重要的组成部分，其功能是将无线信号转化为电磁波在空间中传播，并从接收端接收到的电磁波转换为电信号。
天线的设计方案关系到系统的通信性能，因此在无线通信系统中，天线设计是一个非常重要的环节。
本文将以天线设计为主题，结合目前的通信技术趋势，介绍不同类型的天线设计方案，并对其特点和应用进行分析。
1. 基本天线结构大多数基本天线结构由导体构成，其中导体的形状和尺寸决定了天线的特性。
以下是常见的基本天线结构：1.1 线性极化天线线性极化天线是最为常见的天线类型之一，其导体通常采用直线或折线形状。
根据导体的形状和长度不同，线性极化天线可以分为多种类型，如单极子天线、偶极子天线、带状天线等。
线性极化天线适用于广泛的应用场景，包括无线通信、广播、雷达等。
1.2 圆极化天线相对于线性极化天线，圆极化天线的导体形状更加复杂。
它常常被用于需要具有正交极化和相位差的应用，例如卫星通信、雷达系统等。
圆极化天线的设计更为复杂，通常需要采用螺旋线或抛物面等结构来实现。
1.3 阵列天线阵列天线由多个天线单元组成，这些天线单元可以以线性或者二维阵列的形式排列。
阵列天线的优点是具有较高的增益和直向性。
阵列天线适用于无线通信系统中的基站天线、雷达和卫星通信等应用场景。
2. 天线设计方案根据不同的应用需求和通信技术，天线设计方案可以分为以下几类：2.1 宽频带天线设计宽频带天线设计目标是在一定频率范围内保持较好的性能。
在宽频带天线设计中，常常采用带状天线、双折线天线或补偿型天线等结构。
宽频带天线设计广泛应用于无线通信系统中，能够满足高速数据传输和多频段通信需求。
2.2 小型化天线设计随着无线通信设备的普及和模块化技术的发展，对天线的小型化需求越来越迫切。
小型化天线设计方案主要通过改变天线结构和采用新材料等方式来实现。
小型化天线设计适用于无线耳机、智能手表和移动设备等小型无线通信设备。
2.3 多频段天线设计多频段天线设计方案主要用于能够在多个频段上工作的设备，如多模移动通信终端。
改善交叉极化特性的平面微带阵列天线设计
㊀基金项目:国家自然科学基金(61671249)收稿日期:2020-08-24㊀㊀㊀通信作者:葛俊祥作者简介:葛俊祥(1960-),男,江苏南京人,教授,主要从事电磁场理论㊁微波毫米波理论与技术㊁天线理论与技术㊁雷达系统等的研究;方娟娟(1996-),女,河南信阳人,研究生,研究方向为天线理论与技术㊂第39卷㊀第12期2020年12月电子元件与材料ELECTRONIC ㊀COMPONENTS ㊀AND ㊀MATERIALSVol .39No .12Dec .2020改善交叉极化特性的平面微带阵列天线设计方娟娟,葛俊祥,汪㊀洁,林㊀海(南京信息工程大学电子与信息工程学院电子信息技术与装备研究院,江苏南京㊀210044)㊀㊀摘要:为了改善阵列天线交叉极化特性,设计并制作了一款中心频率为9.5GHz 的单层平面微带阵列天线㊂该天线由10组偏转ʃ45ʎ的贴片单元组成,通过将贴片对称分布在馈电网络两侧以及在贴片上加载可改变表面电流分布的水平缝隙的方法,以改善阵列天线交叉极化特性㊂为保障-25dB 以下的旁瓣电平,馈电网络采用了泰勒加权分布方式分别给每对贴片单元进行馈电㊂所设计的天线整体尺寸为200mm ˑ70mm ˑ1mm ㊂实测结果表明,该阵列天线的带宽(<-15dB )为260MHz ,增益为16.1dBi ,E 面旁瓣电平为-27dB ,E 面和H 面交叉极化电平分别优于-35dB 和-15dB ㊂该天线具有成本低㊁馈电网络简单㊁交叉极化特性良好的特点,在航海雷达等领域有良好的应用前景㊂关键词:微带阵列天线;交叉极化;馈电网络;泰勒加权;阵元开缝法;X 波段DOI :10.14106/j .cnki .1001-2028.2020.0471中图分类号:TN 82㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:ADesign of planar microstrip array antenna with improvedcross -polarization characteristicsFANG Juanjuan ,GE Junxiang ,WANG Jie ,LIN Hai(Institute of Electronic Information Technology and Equipment,College of Electronic and Information Engineering,Nanjing University of Information Science &Technology,Nanjing㊀210044,China)㊀㊀Abstract :In order to improve the cross polarization characteristic of array antenna ,a single -layer planar microstrip array antenna operating in X -band was designed and manufactured.The proposed antenna was composed of ten groups of patches with a horizontal deflection of ʃ45ʎ.The cross -polarization characteristics were improved by distributing the patches symmetrically andloading horizontal slots.In order to realize the side -lobe level below -25dB ,Taylor weighted distribution mode was adopted for the feeding network.The total size of the array antenna is 200mm ˑ70mm ˑ1mm.The measurement results show that the bandwidth of the antenna is 260MHz.The gain is 16.1dBi and side lobe level is -27dB.The horizontal and vertical cross polarization are better than -35dB and -15dB ,respectively.Due to low cost ,simple feed network and good cross -polarization characteristics ,this antenna has good application prospect in Marine radar and other fields.Key words :microstrip array antenna ;cross polarization ;feeding network ;Taylor weighted ;slotting array elements ;X -band㊀㊀天线的交叉极化是表征天线性能的重要参量之一,它对于天线增益㊁辐射性能和抗干扰等有着较大的影响[1]㊂因此,在某些应用场合,系统对天线极化纯度具有较高的要求(通常要求达到-30dB 以下)[2],如卫星通讯和船舶导航等㊂近年来,学者们对降低阵列天线交叉极化做了大量的研究[3-10]㊂如文献[3]将辐射片和馈电网络通过嵌入式地板隔离的方法减小馈电网络辐射对天线辐射的影响,以此降低阵列天线交叉极化㊂虽然一些文献研究可以获得-40dB 的超低交叉极化,但是此时的馈电网络第39卷㊀第12期83㊀结构往往非常复杂,需要采用多层微带板结构,加大了阵列天线的设计和制作难度,同时也增加了阵列天线的制造成本㊂文献[6]中的设计在一定程度上简化了差分馈电网络的结构,相位和幅度也更加稳定㊂但是对于阵元数较多的天线,馈电结构仍然较为复杂,该设计并不适用㊂文献[7]中将图像排列的思想运用到天线单元排列中,通过调整独立馈电子阵的排列抑制交叉极化㊂在阵元数较多的情况下,阵列辐射图会产生较高旁瓣,该结构在工程应用中并不实用㊂因此,适用于多阵列的低交叉极化平面阵列天线仍有待进一步研究㊂X 波段雷达具有技术成熟㊁探测精度高㊁尺寸较小等优点,而广泛用于地球探测卫星㊁气象卫星㊁目标跟踪等㊂其中,在航海雷达目标跟踪的应用中,要求天线垂直方向波束宽度在15ʎ~30ʎ,以防止船舶摇摆时丢失目标,同时也减少海杂波对天线垂直方向的电磁干扰㊂为此,本文提出一款可用于航海雷达的X 波段单层平面微带阵列天线,具有馈电结构简单㊁成本低㊁水平面交叉极化特性良好的特点㊂1㊀天线阵列设计1.1㊀天线单元设计选用相对介电常数εr 为4.4,损耗角正切值tan δ为0.02,厚度h 为1mm 的FR 4介质作为基板㊂天线单元采用如图1(a )所示的偏转45ʎ的微带边馈贴片结构,天线的工作中心频率f c 为9.5GHz ,根据公式(1)-(5)计算可以得到贴片宽度W 和长度L 尺寸[11]近似为:W =9.61mm ,L =7.29mm ㊂λ=c f cεe(1)W =c 2f c εr +12æèçöø÷-12(2)L =c 2f cεe-2ΔL(3)εe =εr +12+εr -121+12h W æèçöø÷-12(4)ΔL =0.412hεe +0.3()W /h +0.264()εe +0.258()W /h +0.8()(5)式中:λ为介质中的波长;εe 为微带天线的有效介电常数;ΔL 为等效辐射缝隙的长度㊂利用电磁场仿真软件HFSS (High Frequency Structure Simulator )对天线单元进行全波仿真计算以确定最终尺寸㊂贴片单元组如图1(b )放置,形成2ˑ1元子阵列㊂由于子阵中两个贴片表面电流水平分量同向,垂直分量反向,空间中水平方向辐射叠加的同时,垂直方向辐射抵消,形成水平极化㊂该结构可以有效地改善该子阵列水平面的交叉极化㊂图1㊀矩形平面微带单元Fig .1㊀Rectangular planner microstrip element1.2㊀馈电网络设计馈电网络主要由十个非等分功分器构成㊂其中,四端口非等分功分器如图2所示,Port 1为输入端,Port 2㊁Port 3和Port 4为输出端,输入端和输出端的特性阻抗为Z 0㊂Port 2和Port 4输出功率相等,Port 2和Port 3输出功率比为1ʒk 2㊂当结点电压为V 0时,Port 1输入功率为:P 1=P 2+P 3+P 4=12V 20Z 0(6)各输出端口的输出功率为:方娟娟等:改善交叉极化特性的平面微带阵列天线设计84㊀Vol .39No .12Dec .2020P 2=P 4=12V 20Z 2(7)P 3=k 2P 2=12V 20Z 3(8)式中:Z 2㊁Z 3分别为Port 2和Port 3的输入阻抗,由公式(6)-(8)计算得:Z 2=k 2+2()Z 0(9)Z 3=k 2+2k 2Z 0(10)输入端经过四分之一波长阻抗变换器与各输出端匹配㊂由公式(11)-(12)计算得到各输出端口对应的四分之一波长匹配段阻抗值分别为Z 12㊁Z 13㊁Z 14㊂Z 12=Z 14=Z 0k 2+2(11)Z 13=Z 0k2+2k 2(12)图2㊀四端口非等分功率分配器Fig .2㊀Four -port unequal power divider由于本设计阵列天线采用中心左右对称的馈电结构,因此设计计算只需要计算一半即可㊂为保障水平方向-25dB 以下的旁瓣电平,阵列天线馈电网络采用了泰勒加权分布,这样计算得到的归一化电流分布为:1ʒ0.88ʒ0.67ʒ0.44ʒ0.28㊂另外,依据公式(6)-(12),可以计算获得各支路的特性阻抗(计算结果见表1)㊂经HFSS 仿真优化后,图3所示的馈电网络的回波损耗和各端口传输相位结果如图4所示㊂表1㊀馈电网络的主要参数Tab .1㊀Main parameters of the feeding network端口Port 1Port 2Port 3Port 4Port 5Z0(Ω)5050505050Z n 1(Ω)70687484.5100Z n 2(Ω)104.595.887.581.5图3㊀馈电网络的参数定义Fig .3㊀Configuration and definition of parameters for halfof the feeding network图4㊀馈电网络的仿真结果Fig .4㊀Simulated results of the proposed feeding network1.3㊀2ˑ10单元阵列天线设计以图1(b )所示2ˑ1单元子阵为基础,结合馈电网络设计2ˑ10单元平面微带阵列天线,相邻贴方娟娟等:改善交叉极化特性的平面微带阵列天线设计第39卷㊀第12期85㊀片间距约为一个等效介质波长,以此实现各个天线单元的同相激励,仿真模型如图5(a )所示㊂由图5(b )所示的仿真结果可看出,阵列天线在水平面主波束内交叉极化非常低,可达到-35dB ㊂不过这种空间垂直分量抵消仅在有限角度内实现,垂直面的交叉极化在主瓣之外出现了较高情况㊂当然,这种情况有时也是非常有用的,如双面双极化要求情况等㊂本设计的主要目的是改善阵列天线交叉极化特性,因此接下来将在此基础之上研究改善垂直面交叉极化的方法㊂当馈电网络两侧贴片间距减小时,仿真结果表明垂直面交叉极化有所下降,但是水平面交叉极化会随着贴片距离的减小而恶化㊂因此仅利用如图5(a )所示天线单元对称排列的方法降低交叉极化具有一定局限性㊂图5㊀2ˑ10阵列天线仿真模型及结果Fig .5㊀Simulation model and results of 2ˑ10array antenna2㊀改进型阵列天线设计2.1㊀改进型2ˑ10阵列天线设计天线的极化方向是天线辐射时的电场强度的方向,即辐射单元表面电流的流动方向㊂在本设计中,天线主极化是水平极化,则垂直流向的电流形成的电场就是相应的交叉极化㊂因此降低交叉极化可以通过减少垂直方向的电流来实现[12]㊂如图6所示,在方形贴片中心沿着水平方向开缝,水平方向的缝隙阻断了垂直方向的电流分量,保留了水平方向的电流分量,贴片单元极化方向由45ʎ线极化[13]变为水平极化㊂仿真优化过程中,贴片单元阻抗值对缝隙的长度和宽度的变化不敏感㊂图6㊀改进型平面微带单元Fig .6㊀Improved planner microstrip element改进后的阵列天线仿真模型及结果如图7所示㊂可以看出,开缝后天线水平面和垂直面的交叉极化均比未开缝的天线有明显下降㊂水平面主瓣范围内交叉极化可达-45dB ,垂直面交叉极化电平比图5(b )所示结果减小了25dB ㊂这验证了切割表面电流能影响极化方向[14],可以用来抑制交叉极化㊂同时,改进后的天线增益还增加了3dB ㊂考虑到航海雷达实际应用中海面回波的影响,本设计要求垂直面波束宽度小于30ʎ,2ˑ10单元阵列天线垂直面波束宽度为40ʎ,因此通过增加垂直方向单元数来减小波束宽度㊂2.2㊀改进型4ˑ10阵列天线设计由于天线单元偏转45ʎ造成水平方向结构不对称,若采用两个2ˑ10单元阵列天线由功分器分别对阵列馈电的形式,不仅功分器的设计较为复杂,同时也会增加一定损耗㊂因此,在图7(a )所示阵列天线两侧各串联一片同尺寸贴片单元,组成4ˑ10单元阵列天线㊂改进型4ˑ10单元阵列天线仿真结果如图8所示,可以看出天线交叉极化特性仍保持了改进型2ˑ10单元阵列天线的优势,垂直面波束宽度为25ʎ,满足了设计要求㊂方娟娟等:改善交叉极化特性的平面微带阵列天线设计86㊀Vol .39No .12Dec .2020(a )改进型2ˑ10阵列天线仿真模型(b )辐射方向图图7㊀改进型2ˑ10阵列天线仿真模型及结果Fig .7㊀Simulation model and results of improved2ˑ10array antenna3 天线实测结果与分析为了证明方案有效性,分别加工了原型(无缝)和改进型(有缝)两种天线,并在暗室对两种阵列天线的远场方向图和交叉极化进行了测量,天线实物和测试环境如图9所示㊂天线实测结果如图10和图11所示㊂天线阻抗带宽(<-15dB )分别为200MHz 和260MHz ㊂由于本文选用的天线基板为FR 4板材,其介电常数极不稳定,基板实际介电常数小于仿真所设值,根据公式(1)可知实际介质波长大于仿真值,从而导致实测中心频率向高频处发生偏移㊂由图11结果可看出,原型和改进型天线增益分别为13.5dBi 和16.1dBi ,水平面主极化旁瓣电平均达到-25dB 以下,垂直面波束宽度均为30ʎ以内,实测结果与仿真结果基本一致㊂考虑到图5(a )中馈电网络两侧贴片较大的距离对垂直面交叉极化的影响,适当减小了贴片单元的尺寸,对应的图11(b )中垂直面交叉极化下降了5dB ㊂由于受天线加工工艺和测试环境的限制,实测方向图和仿真结果差距较为明显,原型天线水平面的实测交叉极化电平为-25dB ,改进型天线水平面的实测交叉极化电平为-35dB ㊂对比两种天线的实测结果,改进型天线增益更高,带宽更宽㊂虽然垂直面单元数的增加造成天线垂直面副瓣升高,一定程度恶化了该面的交叉极化,但是通过对比,改进型天线交叉极化电平仍优于原型天线10dB ㊂实测结果表明本设计具有改善阵列天线交叉极化特性的功能㊂(a )改进型4ˑ10阵列天线仿真模型(b )回波损耗(c )辐射方向图图8㊀改进型4ˑ10阵列天线仿真模型及结果Fig .8㊀Simulation model and results of improved4ˑ10array antenna方娟娟等:改善交叉极化特性的平面微带阵列天线设计第39卷㊀第12期87㊀(a )原4ˑ10阵列天线实物㊀(b )改进型4ˑ10阵列天线实物㊀(c )在微波暗室中测试的场景图图9㊀天线实物以及测试场景图Fig .9㊀Physical antennas and test scenediagram图10㊀两种阵列天线的仿真和实测回波损耗对比图Fig .10㊀Simulated and measured results of the proposed arrayantennas图11㊀两种阵列天线的仿真和实测辐射方向图Fig .11㊀Simulated and measured radiation patterns of the proposed array antennas方娟娟等:改善交叉极化特性的平面微带阵列天线设计88㊀Vol .39No .12Dec .2020㊀㊀本文设计的天线主要参数与其他文献中同类型天线对比的结果如表2所示㊂相较于其他文献的方案,本文设计的馈电网络结构更加简单,水平面交叉极化特性良好㊂表2㊀本文设计的天线与同类型天线参数比较Tab .2㊀Comparison of the proposed array antenna with similar previously文献工作频率(GHz )阵元数基板层数基板材料天线增益(dBi )旁瓣电平(dB )交叉极化电平(dB )[3]9.512ˑ122Rogers 588025.7-21-36[6]12.622ˑ22Rogers 5870/Arlon AD 60012.32-17[8]20.516ˑ161Rogers 588029-25-26[10] 3.51ˑ41Rogers 300312.2-29本文9.54ˑ101FR 416.1-27/-12-35/-154 结论本文提出了一款单层平面微带阵列天线设计,将贴片对称分布于馈电网络两侧的结构有效抑制了阵列天线水平方向的交叉极化,达到了-35dB ㊂在此基础之上,通过在贴片中心加载水平缝隙,使阵列天线垂直方向交叉极化电平达到了-15dB ㊂由于天线垂直面旁瓣较高,一定程度恶化了该面的交叉极化,因此阵列天线垂直面的交叉极化抑制有待进一步研究㊂相较于其他文献的方案,本文设计的馈电网络结构更加简单,水平面交叉极化特性良好,单层介质基板的设计也降低了天线的制作成本,为改善阵列天线交叉极化特性提供了一种新的思路,在航海雷达等领域有良好的应用前景㊂参考文献:[1]王进凯.天线交叉极化对雷达抗干扰的影响[J ].中国新通信,2019,21(24):61.[2]秦顺友,许德森.卫星通信地面站天线工程测量技术[M ].北京:人民邮电出版社,2006.[3]Mardani H ,Nourinia J ,Ghobadi C ,et al.A compactlow -side lobes three -layer array antenna for X -bandapplications [J ].AEU 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《基于人工智能的天线优化设计》范文
《基于人工智能的天线优化设计》篇一一、引言随着无线通信技术的快速发展，天线作为无线通信系统的重要组成部分，其性能的优化设计显得尤为重要。
传统的天线设计方法主要依赖于设计师的经验和专业知识，设计过程繁琐且效率低下。
近年来，人工智能技术的兴起为天线优化设计提供了新的思路和方法。
本文将探讨基于人工智能的天线优化设计方法，并分析其在实际应用中的优势和挑战。
二、人工智能在天线优化设计中的应用1. 数据驱动的天线设计人工智能技术可以通过分析大量的天线设计数据，挖掘出设计参数与天线性能之间的潜在关系。
基于这些关系，人工智能可以自动生成新的设计方案，从而提高设计的效率和准确性。
此外，人工智能还可以根据用户需求，自动调整设计参数，以满足特定的性能要求。
2. 智能优化算法智能优化算法是人工智能在天线优化设计中的另一种应用。
这些算法可以通过搜索大量的设计方案，找到最优的解决方案。
例如，遗传算法、粒子群优化算法等都可以用于天线优化设计。
这些算法可以在短时间内找到最优解，从而提高设计的效率。
三、基于人工智能的天线优化设计方法1. 深度学习在天线设计中的应用深度学习是一种强大的机器学习技术，可以用于天线的参数化设计和性能预测。
通过训练深度学习模型，我们可以根据历史数据自动学习设计参数与天线性能之间的关系。
然后，我们可以使用这个模型来预测新设计方案的性能，从而加快设计过程。
2. 智能天线阵列设计智能天线阵列设计是另一个重要的应用领域。
通过使用人工智能技术，我们可以自动调整每个天线的相位和幅度，以实现最佳的信号接收和传输性能。
这种方法可以提高天线的增益和效率，从而改善无线通信系统的性能。
四、实际应用中的优势与挑战1. 优势（1）提高设计效率：人工智能可以自动完成繁琐的设计任务，从而大大提高设计效率。
（2）优化设计方案：人工智能可以通过分析大量的数据和设计方案，找到最优的解决方案。
（3）满足用户需求：人工智能可以根据用户的需求，自动调整设计参数，以满足特定的性能要求。
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折叠分支结构三频平面倒F天线(PIFA)设计S1008006 徐丽1.PIFA天线简介天线分为内置与外置，外置主要使用螺旋或者PCB，螺旋天线一般带宽比较好也比较常用，PCB 天线比较容易调频率易于设计，但爱立信有两项重要专利，所以在欧美市场上很少其他厂商使用。
还有一种假内置天线，其实就是外置天线的内置，性能相对比较差，一般不推荐使用。
内置天线而言，主要是PIFA与MONOPOLE天线。
平面倒F天线(PIFA)因其具有尺寸小，重量轻且后向辐射小等优点而成为目前内置天线的主要形式。
PIFA的结构示意图如下：图1 PIFA结构示意图PIFA的演变过程可以从技术和理论两个不同的方面考虑。
从技术方面来说，它是由单极天线演变而来；从理论方面，PIFA可以由微带天线理论发展而来。
下面详细介绍。
1)由单极天线演变而来传统的手机天线一般是单极或偶极天线，制作简单，但尺寸较大不易共形。
将单极子折倒形成倒L天线。
倒L天线剖面较低，也有着比较好的全向辐射特性。
但由于将振子折倒从而形成了对地电容分量，其输人阻抗呈现低阻值高阻抗的特性，难以进行阻抗匹配。
为了平衡倒L天线由于振子折倒而形成的对地容抗分量，在振子弯折处加载短路结构。
该短路结构所具有的感性分量补偿振子弯折所形成的对地容性分量，从而在不改变天线谐振频率的同时，达到变换阻抗的目的。
但是由于线形倒F天线频带窄，通常不到中心频率的百分之一，为了展宽频带，用平板结构来代替导线部分。
由于平面部分相当于许多线形天线阻抗的并联，因此平面型天线比线形天线的输入阻抗要低一些，产生了宽带的谐振特性。
从而形成了平面倒F天线。
上述内容可用图2生动表示：图2 PIFA的演变过程2)由微带天线演变而来平面倒F天线也可以看作是从矩形微带天线发展而来的，其典型结构包括一个矩形金属片（辐射贴片）、一个接地板（通常是电路板），采取同轴线馈电或微带馈电。
另外考虑到宽频、小型化等特性要求，还要有一个置于矩形辐射贴片短边边缘处的短路金属片（相当于短路加载）。
辐射贴片通过短路贴片与接地板相连，悬空而置，这是与普通微带天线在结构上最大的不同点。
在分析时只要将悬空部分当作较厚的介质层处理即可，只是这个介质层的材料是空气，相对介电常数为1而已。
将短路贴片置于辐射贴片与接地板之间，将使矩形辐射贴片的长度减半，实现了微带天线的小型化。
具体实现原理可由图3表示。
图3 平面倒F天线的演变过程标准的矩形微带天线辐射贴片上的电场分布如a图所示：两个开路端处的电场强度是最强的，贴片中间位置电场强度是最弱的。
在中间电场最弱的位置将辐射贴片与地板相连，做成短路结构，如图b所示。
由于是在电场强度最弱的地方短路，所以短路片的加载对天线辐射特性没有影响。
然后，将一半的辐射贴片去掉，由于短路片的存在，贴片短路的一端还是电场最弱的一端，另一端是电场最强的一端。
这样就成了四分之一波长贴片了。
如图c所示。
从上面的分析可知：这种短路的矩形微带天线其实际共振模态与矩形微带天线的共振模态是一样的，都是共振在TM10基本模态。
当短路贴片的宽度等于平面矩形辐射贴片的宽度时，即为前面所述的“短路面加载”。
当宽度小于辐射贴片的宽度时，即为“短路壁加载”。
加载短路贴片，一方面可以实现小型化，另一方面可以使整个天线的有效电感增加，谐振频率低于传统的微带天线，拓展了微带天线在频段方面的使用范围。
2.折叠分支结构三频PIFA结构图PIFA的几何结构如图4所示，天线放在一个尺寸为30 x 80 mm的地平面的上半部分。
该天线具有两个分支结构，共用一个短路片和同轴馈电，面积较大的分支1的共振频率为900MHZ和1800MHZ，较小的分支2将共振频率控制在2450MHZ。
这两个分支结构被印制在FR4基底上。
该基底的厚度为3.2 mm，面积为7.5 x 24mm2，相对介电常数为4.4。
在基底和地平面之间是厚度为2.3 mm 的空气层，实际制作出来的天线是用塑料支撑在基底和地平面之间，从而天线的高度总共为 5.5 mm。
整个天线的体积为5.5x7.5x24mm3，即在1cm3。
图4 折叠分支结构三频PIFA的几何图形3.仿真环境Ansoft HFSS Design Environment3D Solid ModelingPrimitives: Cylinders, BoxesBoolean Operations: Unite, SubtractBoundaries/ExcitationsPorts: Wave PortsAnalysisSweep: Fast FrequencyResultsCartesian plottingField Overlays:3D Far Field Plots4.天线设计步骤A.准备阶段这一阶段主要步骤包括启动Ansoft HFSS，设置工具选项，打开新工程和设置求解类型。
其中设置的求解类型为终端驱动(Driven Terminal)。
B.建立3D模型首先设置模型单位，然后就是设置相应部件的材料。
创建部件包括创建基底(Sub1、Sub2)，创建无限接地板、辐射贴片(GND、Ant)并设置为无限导体边界，创建短路圆柱线、馈电圆柱线(Short、Feed)，创建端口(p1)并设置为集总元件端口，创建空气并设置为辐射边界以及设置辐射。
各个部件的参数及属性设置都在三维模型窗口的左侧可以看到，边界条件、辐射条件以及辐射的设置都在项目管理窗口中可以找到。
图5左边即为项目管理窗口，右边即为三维模型窗口的左侧。
3D模型创建完成，天线的几何结构也就完成了，模型如图6所示。
C.分析设置分析设置包括创建分析设置和增加扫频。
创建分析设置首先选择菜单HFSS>Analysis>Setup>Add Solution Setup，其次在设置窗口的General页上设置求解频率为1.8CHz、最大通过数目为20、通过的最大Delta S为0.02。
增加扫频首先选择菜单HFSS>Analysis>Add Sweep，然后再扫频窗口中选择扫描类型为快速(Fast)，频率设置类型设置为线性计数(Linear Count)，开始0.8GHz，结束2.8CHz，计数200。
注意要勾选保存场。
扫频的设置也能在项目管理窗口中（图5的左边）的Analysis中查看并修改。
D.保存工程选择菜单File>Save As，在Save As窗口中输入文件名为triple_pifa，并点击保存即可。
E.分析分析包括模型检查和分析两个过程。
模型检查为选择菜单HFSS>Validation Check，分析为选择菜单HFSS>Analyze All。
这样就完成仿真，接下来就可以查看数据了。
图5 各部件及一些设置条件的查看方式图6 PIFA模型5.仿真结果Create Terminal S-Parameter Plot一MagnitudeTo create a report:1.Select the menu item HFSS>Results>Create Report2. Create Report Window:。
.Report Type: Terminal S Parameters2. Display Type: Rectangular3. Click the OK button3. Traces Window:1 .Solution:Setupl:Sweep 12. Domain:Sweep3. Click the Y tab1 .Category: Terminal S Parameter2. Quantity: St(p1,p1)，3. Function:dB4. Click the Add Trace button4. Click the Done button结果如下图所示：S11 :图7 回波损耗(S11)从图中可以看到三个谐振频率分别为0.97GHz、1.64 GHz、2.48GHz。
天线方向图：1.Select the menu item HFSS>Results>Create Report2. Create Report Window:1.Report Type:Far Field2. Display Type: Radiation type3. Click the OK button3. Traces Window:1 .Solution:Setupl: 0.97GHz、1.64 GHz、2.48GHz2. Domain:ff_2d3. Click the Mag tab1 .Category: Gain2. Quantity: Gain Total3. Function:dB4. Click the Add Trace button5. Click the Done button图8 中心频率为0.97GHz时的方向图图9 中心频率为1.64 GHz时的方向图图10 中心频率为2.48GHz时的方向图6.实验结果分析从仿真结果图可以看出，在频率为0.97GHz、1.64 GHz、2.48GHz，反射系数达到极小值。
所以选取该天线的工作频率0.97GHz、1.64 GHz、2.48GHz。