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微波带广带天线。

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简介：
对于微带天线的入门介绍，初学者可以参考此资料，它具有一定的实用性，主要内容以英文呈现。

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  • 天线理论与微带天线
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    《天线理论与微带天线》一书深入探讨了电磁波传输原理及天线设计技术，特别聚焦于微带天线的应用与发展，为射频通信领域的研究者和工程师提供宝贵资源。 关于小型天线设计的推荐书籍包括《Antenna Theory》和《Microstrip Antennas》。这两本书为深入理解天线理论及微带天线的设计提供了宝贵的资源。
     
  • Ku波段微带天线阵的設計
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    本研究探讨了Ku波段微带天线阵的设计与优化，旨在提升雷达和卫星通信系统的性能。通过仿真分析，实现了高增益、宽频带及低剖面一体化设计。 ### Ku波段微带天线阵的设计 #### 概述 随着卫星通信技术的发展以及频谱资源的日益紧张，高效能、多用途的天线设计成为研究的重点之一。特别是对于Ku波段微带天线阵的设计尤为重要。本段落介绍了一种适用于Ku波段的宽频带高隔离度双极化16元微带贴片天线阵的设计方法，并通过详细的理论分析、数值仿真以及实验验证，证明了所设计天线的良好性能。 #### 天线结构与设计原理 ##### 天线结构 本设计采用了一个4×4的微带贴片天线阵列。每个单元由两层介质板组成：上层介质板蚀刻有辐射贴片，下层介质板两侧设有反射板和馈线。在反射板上有两个相互垂直的H形槽作为馈电结构以实现双极化功能。上下两层之间的空气间隙可以提高隔离度并优化阻抗匹配。选用相对介电常数为2.2的聚四氟乙烯材料，上层介质板厚度1mm，下层0.25mm。 ##### 馈电网络 天线阵列采用等幅同相的并联馈电方式以确保整个阵列的工作一致性。横向间距设置为约0.72λ（18毫米），纵向间距约为0.56λ（14毫米）。这样的设计简化了馈电网络布局，提高了整体性能。 #### 数值仿真与实验验证 为了评估天线的性能，使用商业软件IE3D进行了数值仿真实验。结果显示，在端口1和2上，驻波比小于2的带宽分别为20.17%和25.74%，隔离度在整个工作频段内超过32dB，展现出优秀的宽带特性和高隔离度。 基于仿真结果制作了实验模型，并使用Wiltron-37269A网络分析仪进行S参数测试。实测数据表明端口1的驻波比小于2的频率范围与仿真实验一致，验证了理论设计和实际制造的良好一致性。 #### 结论 本段落成功地设计并实现了工作在Ku波段的16元微带贴片天线阵列。该天线不仅具有宽频带特性（端口1和端口2的阻抗带宽分别为20.17%和25.74%），还表现出高隔离度（超过32dB）及实测增益达17.9dBi的良好性能指标，适合应用于现代卫星通信系统中，特别是在需要高速数据传输与双极化功能的场合。此外，该设计具有良好的制造可行性和成本效益，在工程应用方面展现出较高的价值。
     
  • 如何计算天线带宽及扩展微带天线的带宽
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    本文探讨了天线带宽的基本计算方法，并介绍了几种有效的技术手段来扩展微带天线的带宽，旨在为无线通信系统的设计提供理论支持和实践指导。 本段落介绍了天线带宽的定义，并推导了天线阻抗相对带宽的一般式，特别强调了微带天线的带宽特性。
     
  • 宽带双层微带天线设计
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    本项目专注于宽带双层微带天线的设计与优化，通过创新结构实现更宽的工作频段和高效性能，在无线通信领域具有重要应用价值。 微带天线是在带有导体接地板的介质基片上附加导体贴片构成的。通过使用微带线或同轴探针给贴片馈电，在贴片与接地板之间激发电磁场，并且通过贴片上的缝隙向外辐射信号。
     
  • 微带天线的设计
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    《微带天线的设计》一文深入探讨了微带天线的基本原理、设计方法及优化技术，旨在为无线通信系统提供高效解决方案。 ### 微带天线设计与ADS软件应用 #### 一、设计原理 微带天线是一种广泛应用在无线通信系统中的天线类型，它由介质基片、导电贴片以及地板构成。根据不同的应用场景和需求，微带天线通常分为矩形微带天线和圆形微带天线两种类型。 - **矩形微带天线**：结构简单，易于设计，适用于需要宽波束的应用场景。 - **圆形微带天线**：相较于矩形微带天线，其波瓣宽度更窄，但方向性系数相近，适用于需要窄波束的应用场景。 #### 二、微带天线设计过程 ##### 1. 设置背景参数 在设计微带天线时，首先需要设定一些基本的背景参数，例如介质材料的介电常数和厚度。本例中选择的介质基片的介电常数为2.32，厚度为0.159mm。 - **设置Layout Unit**：根据设计需求调整单位以确保尺寸精确无误。 - **设置Substrate**：使用MomentumSubstrateCreateModify命令定义介质参数。 - **设置Metallization Layers**：选择金属层并设定其电导率和厚度，铜的电导率为5.78E+06 Sm，厚度为0.018mm。 ##### 2. 天线设计图 接下来进行具体的天线结构设计： - **选取圆半径**：根据应用需要选择合适的圆半径，在此例中取值为25mm。 - **馈电设计**：在圆形贴片左端加入一条微带线，长度和宽度分别为10mm和4.8mm。这是一条具有50欧姆特征阻抗的微带线。 - **馈入点**：将矩形贴片中心位置设为馈入点。 ##### 3. 仿真验证 使用S参数进行初步仿真以验证天线的基本性能： - **电路反射系数**（S11）反映了天线与传输线之间的匹配情况，初始值为0.94942.564。 - **输入阻抗**：初始值是10+j127.7ohm。 - **辐射方向图**：使用Momentum中的Post-ProcessingRadiation Pattern进行仿真。结果表明最大增益为3.016dB，最大方向性系数为5.211dB，效率为58.383%。 ##### 4. 阻抗匹配 为了提高天线的效率和性能，需要对阻抗进行匹配： - **初次匹配**：将天线输入阻抗等效成纯电阻与电感串联，并连接一段长度为4.82mm的传输线。这样可以使阻抗沿τ圆旋转直到变为纯电阻。 - **二次匹配**：使用λ/4传输线实现纯阻抗匹配，计算得到λ/4传输线的宽度为1mm（初始值过大）。 - **三次匹配**：继续进行调整直至达到良好的匹配状态。最终结果是S11参数和输入阻抗显著改善，增益提升至5.016dB，方向性系数提高到5.727dB，效率增加到了79.345%。 ##### 5. 带宽计算 利用公式(BW = 5.04 times f^2 times h)（MHz）进行带宽估算。其中f是以GHz为单位的工作频率，h是毫米为单位的介质厚度。据此天线的带宽大约为32.05MHz，相对带宽约为1.6%。 #### 三、总结 通过上述步骤，我们完成了圆形微带天线的设计与仿真，并进行了阻抗匹配优化以提高其性能指标。在整个过程中，ADS软件的强大功能使设计更加高效和准确。特别是灵活的调整能力展示了ADS相对于其他软件的优势。对于初学者来说，这是一个很好的入门级教程，能够帮助快速掌握微带天线的设计方法及关键技巧。
     
  • 带有槽的双频段超宽带微带天线
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    本作品设计了一种创新性的带有槽口结构的双频段超宽带微带天线，能够在两个不同频率范围内高效工作。 双频段带槽超宽带微带天线是为覆盖超宽带（UWB）通信系统而设计的新型天线。近年来，UWB技术迅速发展，并通过极宽的工作频率范围支持WiMAX和WLAN等无线网络系统的运行。然而，传统的超宽带天线工作在3.1GHz到10.6GHz频段内时可能会受到WiMAX或WLAN干扰，因此需要设计具备双频段阻带特性的新型天线。 研究团队提出了一种创新的微带天线设计方案，在半圆形辐射贴片上蚀刻互补分裂环形结构（split ring resonator），使该天线在3.3GHz到3.7GHz和5.15GHz到5.85GHz两个频段内具备良好的阻带特性。这两个频率范围正好覆盖了WiMAX与WLAN的工作区间，使得干扰得到有效抑制。此外，这种新型天线工作于2.8GHz至12GHz的宽广频带上，在该范围内增益从2.3dB到6.3dB变化，并且在水平面（H平面）上显示全向辐射特性。 为提升超宽带微带天线性能和适应多样化的应用环境，研究人员探索了多种实现双频段阻带特性的技术方案。例如，通过添加L型或E型槽于辐射贴片与接地平面上来引入特定频率范围内的衰减；在正方形辐射贴片上设计修正的T形槽，并结合两个E形和W形导体背板结构以实现双频段阻带特性；以及利用馈电线上的准互补分裂环蚀刻技术，成功开发出平面单极子天线。此外，还通过使用三叉形状馈电线路与嵌套C型短路销设计了具有圆形槽的超宽带微带天线。 在以上研究中，采用阿基米德螺旋形渐变槽结构以实现所需双频段阻带特性也得到了应用验证。这些技术方案旨在确保对WLAN和WiMAX频率范围内的有效抑制作用。 本研究所提出的天线设计通过引入分裂环的互补结构于半圆形辐射贴片内，在两个指定的阻带区间实现了优良的衰减效果，从而显著减少了系统间的干扰问题。该设计方案基于微带技术实现，并因其紧凑、低成本及易于与微波集成电路集成等优势在现代通信领域广泛应用。为了确保天线性能满足设计要求，必须仔细考虑其尺寸大小、形状以及制造工艺等因素。 超宽带天线的发展为高速数据传输提供了更宽的频谱资源，而具备双频段阻带特性的新型天线则能够有效避免与现有无线通信系统频率重叠问题，从而提高整体通信质量。哈尔滨工业大学电子与信息工程学院的研究人员Ying Sio、Wei Li和Hongyong Wang的工作表明通过精确控制天线结构参数可以灵活设计满足特定需求的超宽带微带天线。
     
  • 关于Ku波段宽带微带天线的设计研究 (2012年)
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    本论文专注于Ku波段宽带微带天线的设计与优化，探讨了其在卫星通信中的应用潜力，提出了一种新颖高效的天线结构设计。 本段落提出了一种新型Ku波段宽频带微带天线的设计方法。该设计通过在接地板上开设H型缝隙进行耦合馈电，并在辐射贴片表面添加矩形缝隙以扩展工作带宽，同时还在天线底部增设反射板来提高增益并优化方向图的前后比性能。利用高频仿真软件HFSS对该设计方案进行了模拟和优化，结果显示该结构天线具有良好的宽带谐振特性：回波损耗低于-10 dB，阻抗相对带宽达到39.8%，交叉极化电平小于-28 dB，并且前后比超过19 dB。