2.4GHZ四单元阵列天线设计研究
2.4GHz 天线设计
λ/4 printed monopole antenna for 2.45GHz1.PrefaceTaking the demand for small size, easy fabrication and low cost into account in the development of low-power radio devices for short-range 2.4GHz applications, a quarter wavelength monopole antenna implemented on the same printed circuit board as the radio module is a good solution. A printed quarter wavelength monopole antenna is very easy to design and can be tuned simply by slight changes in length.This article presents basic guidelines on how to design such an antenna for use together with the 2.4GHz transceiver and transmitter devices from Nordic Semiconductor.The described antenna should be fabricated on standard 1.6mm, low cost FR4 printed circuit board (PCB).2.Basic properties of a quarterwave monopole antennaA quarterwave monopole is a ground plane dependent antenna that must be fed single-ended. The antenna must have a ground plane to be efficient, and ideally the ground plane should spread out at least a quarter wavelength, or more, around the feed-point of the antenna. The size of the ground plane influences the gain, resonance frequency and impedance of the antenna.The length of the monopole PCB trace mainly determines the resonant frequency of the antenna, but because of the very wide gain bandwidth of a quarterwave monopole, the antenna length is not too critical. But like any other antenna types, the gain of a quarterwave monopole will vary if parameters in the surroundings, such as case/box materials, distance to the ground plane, size of the ground plane, width and thickness of the PCB trace are varied. If any of these parameters are changed, a retuning of the monopole PCB trace length may be necessary for optimum performance in each application.3.Determining the length of the printed monopole antennaThe antenna is fabricated on a standard 1.6mm FR4 substrate material with a typical dielectric constant εr of 4.4 at 2.45GHz.The width of the monopole trace is W = 1.5mm. The wavelength in free air is λ0 = 122mm. It may be approximated that the guided wavelength λg on the FR4 substrate is about λg ˜ 0.75 · λ0 = 0.75 · 122mm ˜ 92mmThe approximate, physical length of a printed quarterwave monopole antenna is then L = 92mm / 4 = 23mmprovided that the size of the available ground plane is close to the ideal as discussed above and that the antenna trace is uniformly surrounded by the FR4 substrate.When implementing the monopole as a trace on the PCB, the length of the trace should be extended somewhat to allow for some fine-tuning of the antenna to resonance at 2.45GHz. If the size of available ground plane is approaching the ideal size and the antenna trace is uniformly surrounded by the FR4 substrate, then the length of the trace should be extended by about 20%. For an example, see Figure 1a.If the ground plane size is considerably smaller than the ideal size and/or much of the antenna trace is routed close to the edge of the PCB, then the length of the antenna trace should be extended by about 30%. For an example, see Figure 1b.bining the printed quarterwave monopole with the nRF24xxdevice RF-layoutThe quarterwave monopole must be fed single-ended, hence a differential to single-ended matching network must be used between the nRF24xx antenna interface ANT1/ANT2 and the monopole feed-point. A suggestion on a differential to single-ended matching network can be found in the nRF24xx datasheet.Figure 1 shows two examples on how a printed quarterwave monopole can be combined with the nRF2401 RF-layout on the same PCB. Figure 1a shows the optimum placement of the antenna trace. With this placement, the antenna is allowed to radiate freely in all directions. The monopole has maximum radiation in the plane normal to the antenna axis, and minimum radiation along the axis. To be omni-directional, the monopole antenna should be placed vertically.Figure 1b shows a more compact layout of the antenna trace. This layout may have lower antenna gain in the direction of maximum radiation than for the layout shown in Figure 1a, but it will exhibit a more uniform radiation in the horizontal plane if vertical placement is not possible.When bending the antenna trace like in Figure 1b, be sure to keep the distance (d) between the open end of the antenna trace and the ground plane as large as possible, preferably 10mm or more. Reducing this distance will reduce the gain of the antenna.There shall be no ground plane on the PCB layer(s) beneath the antenna trace. No ground plane, PCB traces or components should be placed close to the antenna trace.a) b)Figure 1. Examples of nRF2401 RF-layout combined with a printed λ/4 monopole antenna.Tuning of the antenna is done simply by cutting the length of the PCB antenna trace until resonance at 2.45GHz is obtained. The antenna must be tuned with the PCB placed inside the case/box (if any) and hand-held/body-worn (if this is a hand-held/body-worn application).For applications where range performance is not critical the antenna can be tuned by measuring radiated power from the antenna with a spectrum analyzer. For more accurate tuning a vector network analyzer must be used for impedance and SWR (Standing Wave Ratio) measurements.As shown Figure 1 the PCB antenna trace should be made 20%-30% longer than the estimated theoretical length in order to make tuning possible on prototypes. For the production version of the PCB, the optimum antenna length found on the prototype should be used.LIABILITY DISCLAIMERNordic Semiconductor ASA reserves the right to make changes without further notice to the product to improve reliability, function or design. Nordic Semiconductor does not assume any liability arising out of the application or use of any product or circuits described herein. LIFE SUPPORT APPLICATIONSThese products are not designed for use in life support appliances, devices, or systems where malfunction of these products can reasonably be expected to result in personal injury. Nordic Semiconductor ASA customers using or selling these products for use in such applications do so at their own risk and agree to fully indemnify Nordic Semiconductor ASA for any damages resulting from such improper use or sale.White paper. Revision Date: 2005-01-21.All rights reserved ®. Reproduction in whole or in part is prohibited without the prior written permission of the copyright holder.YOUR NOTESNordic Semiconductor - World Wide DistributorFor Your nearest dealer, please see http://www.nordicsemi.noMain Office:Vestre Rosten 81, N-7075 Tiller, NorwayPhone: +47 72 89 89 00, Fax: +47 72 89 89 89Visit the Nordic Semiconductor ASA website at http://www.nordicsemi.no。
基于矩形波导缝隙馈电的阵列天线设计
基于矩形波导缝隙馈电的阵列天线设计随着通信技术的不断发展，天线的设计也越来越受到关注。
天线是无线通信系统中最重要的组成部分之一，它的性能直接影响着通信质量和系统的效率。
阵列天线是一种常见的天线类型，它具有指向性强、增益高等优点，广泛应用于通信、雷达、卫星等领域。
本文将以《基于矩形波导缝隙馈电的阵列天线设计》为题，详细介绍阵列天线的基本原理、设计方法和实现过程。
一、阵列天线的基本原理阵列天线是由多个天线单元组成的天线系统，每个天线单元之间具有一定的间距，天线单元的相对位置和相位关系决定了阵列天线的指向性和增益。
阵列天线的基本原理是利用多个天线单元的干涉作用，将天线辐射的信号进行合成，从而实现指向性较强的辐射模式。
阵列天线的增益与天线单元数目成正比，因此阵列天线具有较高的增益和指向性。
二、阵列天线的设计方法1.天线单元的设计阵列天线的性能取决于天线单元的设计，因此天线单元的设计是阵列天线设计的关键。
常见的天线单元有贴片天线、微带天线、饰带天线等。
在设计天线单元时，需要考虑天线的工作频率、增益、带宽和阻抗匹配等因素。
2.阵列结构的设计阵列天线的结构设计包括天线单元的相对位置和相位关系的确定。
天线单元之间的间距和相对位置会影响阵列天线的指向性和增益。
相位关系的确定可以通过调整天线单元的馈电相位实现，通常采用相邻天线单元相位差为1/2波长的方式。
3.阵列天线的辐射特性分析在确定阵列天线的结构后，需要进行辐射特性分析。
常用的分析方法有全波长模拟和射线追踪法。
全波长模拟可以得到天线的辐射模式和增益等参数，但计算复杂度较高。
射线追踪法则可以快速计算天线的辐射模式和增益等参数，但对于较复杂的阵列结构可能会存在误差。
三、矩形波导缝隙馈电的阵列天线设计本文以矩形波导缝隙馈电的阵列天线为例，介绍阵列天线的设计过程。
矩形波导缝隙馈电的阵列天线是一种常见的阵列天线类型，具有结构简单、制作容易等优点。
1.天线单元的设计本文采用贴片天线作为天线单元，贴片天线的工作频率为2.4GHz，增益为3.5dBi，带宽为100MHz，阻抗为50Ω。
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。
2.45GHz四元微带天线阵设计方案
图 2 矩形微带天线单元坐标示意图
1.2.1 介质基板的选取 作为微带天线设计的第一步就是要选定介质基板并确定其厚度 h。这是因为基板材料的
r 和 tan 值及其厚度 h 直接影响这微带天线的一系列性能指标：
1. 对尺寸及体积重量的影响
工 作 于 主 模 TM01 模 矩 形 微 带 天 线 贴 片 长 度 近 似 为 g / 2 ，
(1)
可见 L 值与 r 直接相关。当 L、W 确定后，则 h 的取值决定着天线的体积和重量。 2. 对微带线特性阻抗的影响 本设计中需要对给微带天线单元进行馈电的微带线的特性阻抗与微带线的宽度直接相 关，为了使微带天线单元与传输线较好地匹配，需要特定阻抗的微带线对其进行馈电。微带 线由一条导体带和背面有导体接地板的介质基片构成。 导体带宽度为 w， 介质基片厚度为 h， 相对介电常数为 r 。微带线传输准 TEM 模。当 r 及 h 已知时，微带线的特性阻抗 Z c 取决 于 w / h 比值，随 w / h 增大而减小。 给定特性阻抗 Z c ，可用下列公式求得所需微带线的宽度 w:
图 5 微带天线单元的 VSWR 与增益仿真结果图
2.阵列设计
在各种实际应用中，往往要求天线具有高增益、高功率、低旁瓣、波束扫描或波束控制 等特性。 由于天线阵或相控阵可能获得这些特性， 从而使得阵技术在实际中获得广泛的应用， 大大促进了阵技术和理论的发展。 70 年代以后，随着微带天线的出现与发展，人们对以微带线馈电的微带天线阵产生浓 厚兴趣。同一般微波天线一样，要得到高增益，波束扫描或波束控制等特性，只有将离散的 辐射元组成阵列才有可能。微带天线阵在下列诸方面具有独特的优势： （1）结构简单，易于 制作和生产； （2）重量轻、体积小和成本低； （3）容易同安装表面拱形或在安装表面有很薄 的凸起； （4）易于实现多极化、变极化或双频工作； （5）馈电网络可以与微带天线元集成在 同一介质板上。 本设计中天线阵元采用上面讨论的矩形贴片单元组成 2*2 四元阵， 增益和带宽都能较好 满足设计要求。 2.1 阵的馈电及结构 阵的馈电网络主要任务是保证各阵元所要求的激励振幅和相位， 以便形成所要求的方向 图，或者使天线性能某项指标最佳。对馈电网络的主要要求是阻抗匹配、损耗小、频带宽和 结构简单等。阵的馈电形式主要有并连和串联馈电两种形式。本设计采用并联馈电，将馈电 点的输入功率平均分配到各个阵元。 本设计要实现简单的同相阵， 可以利用各路馈线等长来 保证各元同相激励。图 6 所示为设计的四元微带天线阵列示意图。在馈电点处采用同轴线 背馈。
一种2.4GHz圆极化微带贴片天线的设计与实现
0 引言20世纪70年代中期，微带天线理论得到重大发展。
微带天线由于体积小、重量轻、馈电方式灵活、成本低、易于目标共形等优点而深受人们亲睐，在移动通信、卫星通信、全球卫星定位系统（GPS）、无线局域网通信等领域得到了大力推广和广泛应用。
然而随着卫星通讯、运载火箭测控通讯技术的不断发展，雷达应用范围的扩大以及对高速目标在各种极化方式和气候条件下的跟踪测量需要，单一极化方式很满足要求，圆极化天线的应用研究就显得十分重要[1-2]。
圆极化天线具有旋向正交性，即圆极化波入射到对称目标（平面、球面等）具有旋向逆转的特性，这一特性在通信、电子对抗中得到广泛应用，尤其是在移动通信和GPS 领域中用来抗雨雾干扰和多径反射；圆极化天线能够接收任意极化的来波，其辐射波也可被任意极化的天线接收，这一特性在电子对抗中用来干扰侦察敌方的各种线极化、椭圆极化的无线电波，在微波探测领域用来减少信号漏失并提高探测灵敏度[3]。
基于微带圆极化天线的优点，为一谐波探测雷达设计了中心频率为2.4GHz 的圆极化微带贴片发射天线，使得谐波探测雷达在探测时不需考虑扫描角度的影响，提高了探测的速度和灵敏度，文中将给出天线的详细设计方案和实测性能。
1 微带贴片天线工作原理1.1 辐射机理微带天线是在带有导体接地板的介质基片上贴加金属薄片而形成的天线[4]。
通常介质基片的厚度与波长相比是很小的，属于电小天线。
微带天线结构比较简单，实际上就是一块印刷电路板，全部功率分配器、匹配网络、辐射器都可以刻在介质基片的一侧，另一侧为金属地板。
导体贴片一般是规则形状的面积单元，如矩形、圆形、三角形、椭圆形或其它形状，其中矩形贴片较为常用。
其馈电方式也是多种多样，除微带线馈电和同轴线馈电两种基本方式外，还有临近耦合馈电、口径耦合馈电、共面波导馈电等技术。
常用的微带天线是由微带传输线馈电的矩形贴片天线[5]。
在贴片和接地板之间激励起射频电磁场，并通过贴片四周与接地板间的缝隙向外辐射，因此微带天线也可看作是一种缝隙天线。
基于HFSS的蓝牙阵列天线的设计
吉林农业大学本科毕业设计题目名称：基于HFSS的蓝牙微带阵列天线设计学生姓名：杨桦院系：信息技术学院专业年级：电子信息科学与技术2班指导教师：顾洪军职称：讲师2015年 5 月 20 日目录基于HFSS的蓝牙微带阵列天线设计 (I)1 前言 (1)1.1 蓝牙的定义 (1)1.2 微带天线的定义 (3)1.3 微带天线的发展 (3)1.4 阵列天线的定义和优点 (4)1.5 HFSS仿真软件的介绍 (4)1.6 微波的定义 (6)2 天线的基本理论 (6)2.1 天线的方向图 (6)2.2天线的辐射强度 (7)2.3天线的方向性系数 (8)2.4 天线的效率 (9)2.5 天线的增益 (9)2.6 天线的输入阻抗 (10)2.7 天线的极化 (10)3 微波的基本概念 (12)4 微带天线的基本理论 (13)4.1 微带天线的辐射机理 (13)4.2 微带辐射贴片尺寸估算 (14)5 阵列天线的基本理论 (15)5.1 阵列天线的发展 (15)5.2 阵列天线的分类 (16)5.3 阵列天线的基本原理 (16)5.4 直线阵列天线的基本原理 (17)6 微带阵列天线的设计 (20)6.1 微带阵列天线单元的设计 (20)6.1.1 辐射贴片单元的尺寸 (20)6.1.2 辐射贴片单元的阻抗匹配 (20)6.1.3 微带线的尺寸 (21)6.2 微带阵列天线的整体设计 (23)6.2.1 阵元间距的确定 (23)6.2.2 阵列天线馈电网络的设计 (24)6.2.3 阵列天线的软件建模 (26)7 微带阵列天线的软件仿真 (27)7.1 天线的仿真数据 (27)7.2 天线的仿真结果分析 (29)8 结论 (33)参考文献 (33)致谢 (34)基于HFSS的蓝牙微带阵列天线设计姓名：杨桦专业：电子信息科学与技术指导教师：顾洪军摘要：随着科技和经济的快速发展，大量的天线被应用到太空科技、航海和移动通讯等领域，例如：小型化天线、多功能天线和多种实用性天线。
2.4 GHz天线和滤波器的器件选择与设计因素考虑
2.4 GHz天线和滤波器的器件选择与设计因素考虑2.4 GHz是现代RF设计的最佳选择，可以通过提及一些知名品牌来证明：蓝牙，ZigBee，Wi-Fi和WLAN。
人们还可以将细胞应用投入混合物中。
显然，这种未经许可的频段允许各种手持式，移动式和固定式基站设计，这些设计可以点对点通信，也可以通过蜂窝或网状网络进行路由。
但是，人气带来了技术问题。
即使使用通道分段，一个标准的信号也可以踩到另一个标准信号并阻塞吞吐量。
幸运的是，频率分配，算法，时间切片和后退定时器等技术有助于让每个人分享乐队并一起玩得很好。
即便如此，实现最佳性能和满足可靠性目标需要卓越的天线设计，并密切关注相关组件，以保持一切谐振。
更重要的是，无论是平衡还是单端，发射增益和接收灵敏度取决于天线的物理特性及其辐射方向图。
本文将介绍2.4 GHz天线以及使其工作的耦合网络。
它研究了可在2.4 GHz ISM频段工作的商用单芯片天线。
它讨论了与使用单芯片天线相关的天线类型，RF分布模式以及范围和设计问题，而不是连接器安装的外部天线或PCB天线。
信号路径使天线按需运行的关键是天线的信号路径。
虽然大多数RF芯片具有良好的输出级，但仍可能需要匹配，滤波和分离，特别是如果单个天线用于多个通信标准。
因此，典型的RF 输出级仍然必须连接到单端，平衡或双工匹配网络（图1）。
图1 ：虽然RF芯片具有很多功能，但与天线的匹配仍然是工程师的责任，并且根据所使用的天线类型以及它是否是共享RF级而不同。
例如，使用蓝牙的应用程序。
您可以使用带通或低通滤波器组合的单端输出级将IC驱动器级布线和匹配到天线（图2A）。
更好的方法是通过平衡- 不平衡转换器和带通滤波器使用平衡差分驱动器级（图2B）。
图2A：单个- 结束连接可以利用较低成本的过滤器和匹配元素。
自制路由器2.4G定向天线
自制路由器2.4G定向天线自制路由器2.4G定向天线2.4GHZ本身就是高频要求制作精度高，如果您动手能力差的话还是不要做的好许多网友看到网上的制作资料就急不可耐的去找材料，然后加班加点的制作。
等做出了天线发现效果不怎么样，或出了这样和那样的问题，才肯坐下来继续研究资料。
其实你大可研究好了再做，网上的图纸各种各样，你知道它的材料吗？因为它来自世界各地。
缩短率，平衡-不平衡转换，原理，构造，阻抗匹配等。
最起码得先了解些原理吧，比如有个网友做了个双菱形的感觉效果不怎么好就想再做个4菱形的，尺寸和原来的一样结果做出来了增益没有高，减益倒高了不少，因为双菱形的阻抗和4菱形的根本不一样。
无线系统的天线长度通常是使用频率波长的1/4，2.4Ghz由于频率高，波长当然就短，所以天线自然就特别短，因此使用 2.4Ghz系统当然就再不需要传统那样长长的拉杆天线了。
单一菱形四条边：每一边长1/4 波长，单个菱形全长1个波长，有些人会计入缩短系数（根据线径粗细0.96-1.05），所以有这么多值跑出来，最好自己计算。
频率为 2.4GHZ的波长是12.5cm ，2.4G波长=3*108/2.4？….*109=0.125m=12.5cm，根据频点可得不同长度。
如2.45G频率的波长12.24厘米，1.5mm铜丝的缩短系数0.96，则边长=波长*缩短系数/4=29.39毫米反射板的宽度应大于12.5CM，取140MM也是合理的，但不要太大了，能有个弧度最好为了减少杂波干扰,前面还可以制作一个挡板，过滤掉波长为几十毫米以下的杂波，当然这个工艺性要求较高，省去也是可以的。
引下线可以采用50欧姆的同轴电缆，长度计算应与阻抗相匹配。
2.4G高频信号衰减厉害，馈线最好不要超1米。
反射板屏蔽掉能获得更大增益，双棱增益10DB，屏蔽12DB ；四棱增益13DB，屏蔽 14DB一个菱形标准是3.15dbi，加反射板多3db，菱形每多一倍加3db，所以双菱形是3.15+3+3=9.15dbi；四菱形12.15dbi；八菱形15.15dbi；16 菱形18.15dbi；32 菱形21.15dbi；64 菱形24.15dbi；128 菱形是27.15dbi；要达到30dbi增益需要256 个菱形高增益天线应用在短距离时，其效果并不见得会比低增益天线来的好(近距离时，低增益天线的"等效截面积"，有时会比高增益天线来的大)，如果再加上于室内使用，因为多重路径的关系，高增益天线的效果也不一定会比低增益天线好下面是国外网站10db定向天线制作过程：。
【案例分析】天线设计教程：2.4GHz对称偶极子！
【案例分析】天线设计教程：2.4GHz对称偶极子！之前的文章讲了很多和天线有关的东西，但是天线到底是怎么出来的呢? 到底是如何设计的，又是如何修改调试的呢？本期小编将为大家带来天线教程，手把手教你如何制作2.4G对称偶极子天线！首先我们先要准备一下制作天线的工具和材料：工具：刻刀、烙铁、铜箔、尺子、剥线钳；材料：一块空白的PCB板子、带I-PAX头射频线一根、焊锡丝若干；仪器：矢量网络分析仪一台；东西已经备齐，接下来就该开工了！我们要做的是一个2.4GHz的天线，上一篇文章我们讲过如何通过频率来计算天线的长度。
2.4GHZ wifi天线用的频段是2.4GHz~2.5GHz,中间频点为2.45GHz;频率知道了那么套用公式λ=c/f，算出波长λ≈0.122m 四分之一波长的话就是30.5mm。
本期我们要做的是对称偶极子天线，偶极天线由两根导体组成，每根为1/4波长，即天线总长度为半波长。
所以偶极子天线又叫半波振子。
首先我们用刻刀和尺子，切出一条3mm宽，65mm长的条状铜箔，并粘贴在PCB板上。
然后用尺子量出两段30.5mm长的铜箔，中间段开出间隔2mm，多余部分用刻刀切掉。
然后把射频线剥好，焊接到铜箔上。
接下来就是见证奇迹的时候了，把天线连到网分上看看怎么样。
这个就是天线的驻波比了，指驻波波腹电压与波节电压幅度之比，又称为驻波系数、驻波比；驻波比等于1，表示能量完全进入天线，没有任何反射。
当然这个是理想值，所以我们设计天线的时候都是想办法将驻波拉向1，图中三个小三角处分别对应2.4GHz、2.45GHz、2.5GHz。
从驻波来看，此时天线的最佳谐振点是在2.1GHz附近，从之前计算天线尺寸的公式中能看出来，频率越低对应的天线尺寸越长，这里天线的最佳谐振点偏向2.1G了，即偏低频，用调试的术语就是天线“长了”。
既然长了，那我们就把他剪短，拿起刻刀，将2片铜箔从两头同时剪短，保持长度一致。
剪了几刀，最佳谐振点向高频偏移了一些，接下来慢慢剪短，直到刚刚好最佳谐振在2.4GHz~2.5GHz之间。
2.4g天线部分电容电感
2.4g天线部分电容电感2.4G天线是无线通信系统中常见的一种天线，它的工作频率位于2.4GHz频段。
在2.4G天线的设计中，电容和电感是两个重要的参数，它们对天线的性能有着重要影响。
本文将详细介绍2.4G天线中的电容和电感部分，分析其作用及设计方法。
一、电容部分1. 电容的作用在2.4G天线中，电容主要用于匹配电路和滤波电路。
匹配电路能够使天线与馈线之间的阻抗相互匹配，提高传输效率；滤波电路则可以滤除不需要的频率信号，降低杂散辐射。
此外，电容还可以用于调整天线的频率响应和阻抗特性。
2. 电容的设计在设计2.4G天线的电容部分时，需要考虑以下几个因素：（1）电容值：电容值应根据天线的谐振频率和所需的工作带宽来选择。
通常，电容值越大，工作带宽越宽，但谐振频率越低。
（2）电容类型：根据实际应用需求，可以选择陶瓷电容、薄膜电容、电解电容等不同类型的电容。
不同类型的电容具有不同的性能特点，如频率响应、温度稳定性、介质损耗等。
（3）电容布局：在天线设计中，电容的布局会影响天线的辐射性能。
一般来说，电容应尽量靠近天线元件，以减小寄生电感的影响。
二、电感部分1. 电感的作用在2.4G天线中，电感主要用于谐振电路和阻抗匹配电路。
谐振电路能够使天线在特定频率下工作，提高天线的工作效率；阻抗匹配电路则可以改善天线的阻抗特性，提高传输效率。
2. 电感的设计在设计2.4G天线的电感部分时，需要考虑以下几个因素：（1）电感值：电感值应根据天线的谐振频率和工作带宽来选择。
通常，电感值越大，谐振频率越低，但工作带宽越窄。
（2）电感类型：根据实际应用需求，可以选择线圈、磁珠、变压器等不同类型的电感。
不同类型的电感具有不同的性能特点，如饱和电流、频率响应、损耗等。
（3）电感布局：在天线设计中，电感的布局会影响天线的辐射性能。
一般来说，电感应尽量靠近天线元件，以减小寄生电容的影响。
三、电容与电感的相互影响在2.4G天线设计中，电容和电感是相互影响的。
2.4G天线设计完整指南（原理、设计、布局、性能、调试）
2.4G天线设计完整指南（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。
世界上最小的高性能2.4GHz芯片天线说明书
Revised 5/2/03Any 2.4GHz Wireless Product Including:■Bluetooth ■802.11■ZigBee■Wireless PCMCIA Cards ■Telemetry■Data Collection■Industrial Process Monitoring ■Compact Wireless Products ■External Antenna EliminationAPPLICATIONS■Incredibly Compact SMD Package ■Superior LTCC T echnology ■50ΩCharacteristic Impedance ■Low Loss■Wide Bandwidth■Favorable Linear Polarization ■> Unity Gain■No External Matching Required ■Highly Stable Over Temp.and Humidity■Fully Hand- and Reflow-Assembly Compatible ■Cost-EffectiveFEATURESThe exciting ANT -2.45-CHP is of the one of the world’s smallest, high-performance 2.4 Ghz Chip Antennas.It is ideal for all 2.4GHz applications including Bluetooth, 802.11, home RF , ZigBee and other popular and emerging standards.The antenna uses an advanced multilayer LTCC Technology and a proprietary hybrid spiral element to achieve size and performance characteristics superior to other designs.The incredibly compact SMD package measures a mere 6.5mm (L) x 2.2mm (W) x 1.0mm (H) and is fully compatible with hand- and reflow-attachment processes.The antenna's favorable electrical specifications, stability and cost-effectiveness make it the logical choice for a wide variety of applications.ANT-2.45-CHP-xDESCRIPTIONPHYSICAL DIMENSIONS2.45GHz ULTRA COMPACT CHIP ANTENNA DATA GUIDEActual SizePad Layout-30-20-10180270-40-30-20-10[deg.]dBSPECIFICATIONSCHARACTERISTICSImpedanceRadiation PatternReturn LossPage 2Page 3REFLOW SOLDERING PROFILEFLOW SOLDERING PROFILE230°C200°C150°C235¡150¡SOLDERING CONSIDERATIONSHand SolderingThis antenna is designed for high-volume automated assembly, however, it may be successfully attached by hand assembly techniques.A hand-solder temperature of 225°or lower should be used.Do not exceed a 10 sec.heating time.Reflow Temperature ProfileThe single most critical stage in the automated assembly process is the reflow process.The reflow profile below should be closely followed since excessive temperatures or transport times during reflow will irreparably damage the antennas.Assembly personnel will need to pay careful attention to the oven's profile to insure that it meets the requirements necessary to successfully reflow all components while still meeting the limits mandated by the antennas themselves.Page 4LINX TECHNOLOGIES,INC.575 S.E.ASHLEY PLACE GRANTS PASS,OR 97526Phone:(541) 471-6256FAX:(541) 471-6251U.S.CORPORATE HEADQUARTERS:Linx Technologies is continually striving to improve the quality and function of its products;for this reason, we reserve the right to make changes without notice.The information contained in this Data Sheet is believed to be accurate as of the time of publication.Specifications are based on representative lot samples.Values may vary from lot to lot and are not guaranteed.Linx T echnologies makes no guarantee, warranty, or representation regarding the suitability of any product for use in a specific application.None of these devices is intended for use in applications of a critical nature where the safety of life or property is at risk.The user assumes full liability for the use of product in such applications.Under no conditions will Linx T echnologies be responsible for losses arising from the use or failure of the device in any application, other than the repair, replacement, or refund limited to the original product purchase price.Some devices described in this publication are patented.Under no circumstances shall any user be conveyed any license or right to the use or ownership of these patents.Disclaimer©2002 by Linx Technologies, Inc. The stylized Linx logo, Linx, and “Wireless Made Simple”are the trademarks of Linx Technologies, Inc. Printed in U.S.A.。
相控阵天线设计方案
相控阵天线设计方案一、相控阵天线需求分析1.天线应用场景图1-(a)图1-(b)如图1所示，定义XOY平面为天线安装面，天线采用平板结构外形，与天花板共形安装。
为了实现AP的远距离覆盖能力，天线需要在天花板平面具备高增益特性；在AP的高密度部署区域，需要天线波束集中于垂直向下区域，同时窄波束有利于降低AP之间的相互干扰。
由此可知，天线需要具备高增益、大角度覆盖的能力。
2.天线指标要求图25G频段：4.9GHz~5.9GHz在xz/yz面：第一档：theta=90°增益大于5dB第二档：theta=90°增益比第一档增益下降4dB第三档：theta=90°/-90°增益小于-9dBtheta=60°/-60°增益小于-6dB2.4G频段：2.4GHz~2.49GHz在xz/yz面：第一档：theta=90°增益大于3dB第二档：theta=90°增益比第一档增益下降4dB第三档：theta=90°/-90°增益小于-9dBtheta=60°/-60°增益小于-6dB根据图2坐标定义，天线波束需要具备在±90°角度内满足大角度、高增益扫描状态。
图3根据图3阵列布局要求，每个天线子阵采用线阵形式，各自覆盖俯仰0°~90°角度，最终实现整阵对于下半空间的全覆盖。
二、天线设计方案阵列天线的大角度扫描是阵列天线设计的一大难点。
从理论上讲阵列的天线增益满足：阵列增益=单元增益+阵因子增益，天线单元的广角辐射特性决定了阵列波束的宽角扫描特性。
当阵列主波束扫描时，随着扫描角度的不同，其增益也在天线单元方向图的限制范围内改变。
当阵列波束扫描至天线单元的增益降至-3dB 的角度时，阵列增益将减小-3dB。
因此，天线单元的3dB 波束覆盖范围，也是阵列的3dB 波束扫描范围。
自制2.4GHz全向天线分步指南概要
Easy Homemade 2.4 Ghz Omni Antenna自制2.4 Ghz全向天线分步指南An easy step-by-step guide go making a homemade wireless antenna, for a fraction of the cost of commercial antenna. Uses readily available parts, and requires no specialist tools or knowledge. Or in geek speak - a diy homebrew omnidirectional colinear dipole design suitable for 802.11 wifi compatible hardware with external antenna connector.一个简单的分步指南带我们自制无线天线,其成本只是商业天线的一小部分。
使用现成的零件,而无需专门的工具和知识。
或者如geek所说——一个自制的全向的共线偶极子,设计与802.11兼容的无线外接天线。
•Introduction•G etting The Parts•Cutting The Pieces•Build A Jig•Testing•Problems•DisclaimerIntroduction介绍Most of the designs on the web for 2.4 GHz omni antenna seem to involve brass tubing and lmr-400 cable, none of which are readily available to me. I then found a coax only design for 444Mhz that was based on the same idea. The only reasonable cable Icould get my hands on was RG-213 from Maplin. By scaling the 444Mhz design up to 2.4 Ghz and using RG-213 I thought I'd have a go. In order to get about 6db gain from the antenna, it would need 8 sectors, with a 1/4 wave section at the top and a fly-lead with N-connector at the bottom. It should take about 2-3 hours to build an antenna using this design, but don't worry if it takes longer, you will get quicker, especially as you only need to make the jig once.大多数网络设计的2.4 GHz的全向天线,似乎大部分涉及铜管材和LMR-400同轴电缆,对我都不适用。
2.4G RF天线的设计情况
本文章使用简单的术语介绍了天线的设计情况，并推荐了两款经过赛普拉斯测试的低成本PCB天线。
这些PCB天线能够与赛普拉斯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PSoC4BLE2.4GHz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。
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”。
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。
《2024年移动通信多频阵列天线设计与阵列优化》范文
《移动通信多频阵列天线设计与阵列优化》篇一一、引言随着移动通信技术的飞速发展，对多频阵列天线的设计与优化已成为研究热点。
移动通信多频阵列天线能够同时支持多个不同频段的通信需求，具有高效率、高可靠性、高集成度等优点。
本文旨在探讨移动通信多频阵列天线的设计与阵列优化，为移动通信技术的发展提供理论支持和实践指导。
二、多频阵列天线设计1. 设计需求分析设计多频阵列天线时，首先要分析系统对频段覆盖、天线增益、极化方式等关键参数的需求。
结合实际的应用场景和设备性能指标，制定相应的设计目标。
2. 阵列结构选择根据设计需求，选择合适的阵列结构。
常见的阵列结构包括线性阵列、平面阵列等。
在设计中需考虑阵列规模、单元间距、辐射方向等因素。
3. 单元设计单元设计是多频阵列天线设计的关键环节。
要结合工作频段、极化方式等要求，设计出适合的单元结构。
常见的单元结构包括微带贴片、偶极子等。
4. 仿真与优化利用电磁仿真软件对设计进行仿真分析，通过调整参数优化天线性能。
同时，结合实际测试结果进行迭代优化，确保天线性能满足设计要求。
三、阵列优化技术1. 波束赋形技术波束赋形技术是提高阵列天线增益和方向性的重要手段。
通过调整阵列中各单元的激励幅度和相位，使波束在特定方向上达到最大增益。
此外，还可以通过优化算法进一步降低副瓣电平，提高抗干扰能力。
2. 数字波束成形技术数字波束成形技术通过数字信号处理实现波束成形。
该技术可灵活调整波束方向、增益和带宽等参数，适用于复杂的通信环境和多样化的应用需求。
3. 阵列校准与自适应技术阵列校准技术用于消除阵列中各单元之间的幅度和相位误差，提高阵列的辐射性能。
自适应技术则可以根据实际通信环境调整阵列参数，以适应信道变化和干扰。
四、实验与结果分析为了验证本文所提多频阵列天线设计与优化的有效性，我们进行了实验测试和分析。
首先，根据设计需求制作了多频阵列天线样品；然后，在实验室环境下进行性能测试；最后，将测试结果与仿真结果进行对比分析。
自制2.4G全向天线的制作方法
自制2.4G全向天线的制作方法本文介绍一个容易制作的802.11b/g垂直极化全向天线，该天线非常坚固耐用，大约有5-6dBi的增益。
很多网站都有制作2.4GHz全向天线的详细说明，但是，这些天线做起来相当复杂，要用很多切割非常精确的小段同轴电缆。
同时你还必须知道所使用的同轴电缆的数据，因为大部分尺寸要以此为依据。
有些改进的同轴电缆全向天线是用黄铜棒和黄铜管制造的，但是它同样需要高精度的工艺。
不久前，做了一个8单元的同轴电缆天线。
经测试有将近8dBi增益。
制作花了N多个小时，但是机械强度却不很理想。
于是我就给同轴电缆天线缠上加固木条，并把它装进25mm的电线导管。
当一个朋友告诉我，有人把一段铜线弯曲成一个简单的天线，就有6dBi的增益，我的好奇心被激发起来了。
这个天线有一些超越同轴电缆天线的优点，降低了制作难度，天线更小、更坚固。
虽然6dBi的增益小于8单元的同轴电缆天线，但是可以通过增加元件的数量来改进。
每两个单元可以增加3dBi的增益。
所需器件：需要的原料.. 大约300mm长，截面2.5平方毫米的铜线.. N型母接头.. 长250mm ，外径20mm的轻型电线导管.. 2 个适用于20mm电线导管的端盖当然，装配天线还需要：.. 2 个适用于20mm 电线导管的夹具或者：.. 金属支架我用的是一段截面2.5平方毫米的废旧铜线。
这种铜线的直径大约是1.6mm，不需要借助任何特殊工具就能弯曲到需要的形状。
还需要用N型母接头把天线和无线装置连接起来。
也可以用其它接头(比如：TNC,SMA等等)，这取决于你的连接线端的接头。
我用的是下面的这种设计：一段铜线，在特定位置弯出一些圆环，就组成了天线。
各部分的尺寸是非常重要的，参考下面这张图底部是1/2波长，中间部分是3/4波长，顶部要稍微小于3/4波长，以便减少电容的影响。
802.11b 标准使用2.412MHz 到2.484MHz 频率范围，其中心频率的1/2波长是61mm，3/4波长是91.5mm。
2.4g天线
2.4g天线简介2.4G天线是一种用于无线通信的天线，广泛应用于各种设备中，如无线路由器、无线网络适配器、无线摄像头等。
本文将会介绍2.4G天线的工作原理、特性和常见应用。
工作原理2.4G天线是一种微带天线，采用共面垂直波导（CPW）结构。
它通过射频信号的辐射和接收来实现信号的传输。
2.4G天线的工作频率范围是2.4GHz到2.4835GHz，属于无线局域网（WLAN）应用的标准频率范围。
2.4G天线的辐射器通常由导电材料构成，如铜，通过与地板之间的介电基片保持一定的距离，以实现天线的工作。
天线的尺寸会根据工作频率进行调整，以保证天线与信号的匹配。
在2.4G天线的寄生负载矩形辐射器上，有一根连接到射频接口的铜柱。
这根铜柱被称为同轴馈线（Coaxial Feeder），它负责将无线信号引入到天线内部，并从天线外部引出射频信号。
通过这种方式，2.4G天线实现了无线通信信号的直接传输和接收。
特性2.4G天线具有以下特性：1.工作频率范围广泛：2.4G天线适用于2.4GHz到2.4835GHz的工作频率范围，可以满足无线通信领域的需求。
2.小巧轻便：2.4G天线通常采用微带天线的设计，尺寸小巧，重量轻，非常适合集成在各种设备中。
3.辐射效果好：2.4G天线采用CPW结构设计，通过调整天线尺寸以匹配信号频率，保证辐射效果优良。
4.易于安装：2.4G天线通常具有标准尺寸和接口，因此很容易安装在各种设备上。
5.成本低廉：由于2.4G天线采用常规的制造工艺和材料，因此具有成本低廉的优势。
常见应用2.4G天线在无线通信领域有着广泛的应用，下面是几个常见的应用场景：1.无线路由器：2.4G天线常用于无线路由器中，用于接收和发送无线信号，提供无线网络覆盖。
2.无线网络适配器：2.4G天线也被用于无线网络适配器中，将有线网络信号转化为无线信号，实现无线网络连接。
3.无线摄像头：2.4G天线可以用于无线摄像头中，将视频信号通过无线方式传输到接收设备，实现无线监控。
(整理)244GHz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。
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单元天线
• 3D图可知贴片微带天线只在半个空间辐射，另间距对天线的影响
• d=80
阵元间距对天线的影响
• d=85
阵元间距对天线的影响
• d=100
阵元间距对天线的影响
• d=90
阵元间距对天线的影响结果列表
阵元间隔 d 矩形贴片 W×L 匹配线尺 寸W×L λg/4阻抗 匹配线尺 寸W×L 相对带宽 增益(dB)
3.2 仿真结果
天线 参数 图
通过“momentum Visualization”窗口的“Far Field”区域，选择“plot” 下拉列表中E来观察三维电场方向图，单击Antenna Parameters
3.3 优化后的仿真结果
• 通过调试阵元的匹配线和矩形贴片的L，得到的理想增益，如下图
结论
辐射效率低（ 激励表面波、倒替、 功率容量小 介质损耗） 影基 响板 大对 性 能
频 带 窄
1.3 微带天线的应用前景
1.卫星通信、多普勒及其它雷达、 2.无线电测高计、指挥和控制系统、导弹遥测、武器信 管、便携装置、 3环境检测仪表和遥感、复杂天线中的馈电单元、 4.卫星导航接收机、生物医学辐射器等
提供高增益
改善增益 提高带宽
卫星通信、雷达、遥感、制导 武器以及便携式无线电设备
信号范围距离和穿透力加强了
辐射方向上更加狭窄， 某些方向上辐射能量更为集中
改善信号灵敏度
1.2 微带天线的特点
特点
优
薄 小 轻 具有平面结构 卫星 导弹面可共形结构 批量印刷生产 有源器件集成
多极易 频化获 段等得 工多圆 作功双 能 /
经过仿真数据可以得到：微带天线作为 单个天线来说，带宽和增益有所提高，达到 了常规设计的中上水平。然而方向性不强和 S参数偏大了，这是由微带天线自身特点决定 的；但完全满足微波天线的设计目标要求。
3.2四单元阵列天线
• 四单元最终Layout图形
四单元阵列天线
• 2D图
四单元阵列天线
四单元阵列天线3d
天线的改良都是以牺牲其余的某些特性为代价的，具体要看实际应用的需求而定。
二设计目标
a．工作频率：2.4GHz b．增益：大于13dBi c．驻波比：小于1.5 d．输出阻抗：50欧姆 e．相对带宽≥3%
三 设计和仿真结果分析
3.1 选型和参数确定
考虑到天线的成本和应用，尤其带宽和辐射增益的 要求。选用介质板材为Rogers R04003（玻璃纤维+陶瓷）， 其相对介电常数为3.38，厚度h=5mm,中心频率 =2.4GHz 。 （用厚且介电常数低的基板材料时，辐射更强、带宽易实 现 ). 有效介电常数 ，贴片宽度W， 矩形贴片的长 度L可由公式算出
结论
• 随着阵列天线数目的增加，天线的增益也 越来越大，根据有限的的实验以及已经验 证了的理论，我们可以认为采用阵列天线 的方式增加天线增益是一种可行的办法， 一般增益与阵列天线数目成一定的线性关 系
天线增益的变化分析
• 单个天线的增益，如图所示
天线增益的变化分析
采用并联方式组成的双阵列天线的增益，如 图所示
f0
3.2 单元天线
• 新建一个工程
单元天线
• 新建Layout图
单元天线
• 进行介电常数以及基板厚度的设定
单元天线
• 金属贴片
• 先点击矩形工具，再打开insert选项，输入 数值
单元天线
• 矩形贴片
单元天线
加端口后的的仿真图
单元天线
• 进行原理图匹配
单元天线
• 匹配后的S参数性能
。
1.4微带天线的发展现状
常规设计带宽： 1%—6% 新一代典型带宽：15%—20%也已制成超宽频带微带天线 。
发 展 现 状
微带天线现已应用于大约100MHz—100GHz的宽广频域 上的大量无线电设备中，特别是在飞行器上和地面便携式 设备中。 在要求低剖面辐射器的场合，即使微带天线某些特性不 如正常天线，也往往被优先选用。 随着微带天线材料、设计和加工工艺的不断发展，其应用 正在与日俱增。微带天线将能替代不少常规天线，而成为 一些民用和军事装备，特别是便携式设备的更新换代产品。
75
46.9×37. 1 1.5×5.63
80
46.9×37. 1 1.5×7.8
85
46.9×37. 1 1.5×7.3
90
46.9×37. 1 1.5×5.3
95
46.9×37. 1 1.5×4
100
46.9×37. 1 1.5×4.2
3.165×20 3.165×20 3.165×20 3.165×20 3.165×20 3.165×20 .4 .4 .4 .4 .4 .4 5.4% 11.838 5% 12.1068 5.2% 12.355 2.9% 12.3805 2.9% 12.2065 2.9% 12.2761
天线增益变化分析
• 采用并联方式组成的四阵列天线的增益， 如图所示
结果分析
一：在一定范围内，阵元间隔越大，天线的相对带 宽越小 二：在一定范围内，增益随着阵元间隔距离的增大 而增大，超过一定的距离后增益下降。根据相关 的资料查阅， 经过大量的实验后，发现阵元间 d =0.83和0.76 方向性系数和增益分别达 隔在 到最大 三 由图可以看出单元天线增益约为2-3之间，双阵 列天线增益约为5-6之间，四单元阵列天线约为 11-12之间（调试阵元的匹配线和矩形贴片的L或 调试四分之一阻抗匹配线的长宽增益可再提升几 dB）
论文答辩
论文题目： 2.4GHZ四单元阵列天线设计研究
Design of micro-strip antenna which works in 2.4GHz
目录
• 一 选题意义、目的和背景 • 二 设计目标 • 三 微带天线的设计和仿真结果
一 选题意义、目的和背景
1.1 选题意义
• 2.4GHZ微带阵列天线
• 主要设计方法：本章设计了四单元微带阵列天线，采用并 联馈电，讨论了阵元间隔对天线增益、相对带宽的影响， 在调试中遇到的问题主要是每一次调整间隔大小导致输出 阻抗没有匹配到50Ω ，S（1，1）曲线显示的中心频率也 会偏移，主要通过调试阵元中矩形贴片的L和匹配线长度， 使输出阻抗匹配到50Ω ，中心频率为2.4GHz。