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。
输入到天线的电能被转换为电磁辐射，并以相应的频率辐射到空中。该天线由天线馈电供电，馈电的特性阻抗为50Ω，并且辐射到特性阻抗为377Ω的空间中。
因此，对于天线的几何形状，有两个非常重要的事项需要注意：
1.天线长度
2.天线馈电
长度为λ/2的天线(如图2所示)被称为偶极天线。但在印刷电路板中，大多作为天线使用的导体长度仅为λ/4，但仍具有相同的性能。请参见图3。
通过在导体下方一定距离的位置上放置接地层，可以创建与导体长度相同的镜像(λ/4)。被组合在一起时，这些引脚作为偶极天线使用。这种天线被称为四分之一波长(λ/4)天线。
PCB上几乎所有的天线都按铜制接地层上四分之一波长的尺寸实现。请注意，该信号现在是单端馈电，同时接地层作为返回路径使用。
图3. 四分之一波长天线
对于大多数PCB中使用的四分之一波长天线，需要特别注意：
1. 天线长度
2. 天线馈电
3. 接地层和回流路径的形状和尺寸
3、天线类型
如前部分所述，在自由空间中裸露的波长为λ/4的所有导体被放在一个接地层上，并为其提供合适的电压，那么该导体可以作为一个天线使用。根据不同的波长，天线可能与汽车的FM天线一样长，也可能与信号浮标上的走线一样短。对于2.4GHz的应用，大部分PCB天线都属于下面的类型：
1.导线天线：这是在PCB上延长到自由空间中的一段导线，它的长度为λ/4，并被放置在接地层上。这种天线是由50Ω阻抗的传输线供电的。通常，该导线天线提供的性能和辐射范围最好。该导线可以是直线、螺旋或是回路的。它是一个三维(3D)的结构，其中天线高出PCB4-5mm，并伸出到空间内。
图4.导线天线
2. PCB天线：它是PCB上的一根PCB走线，并且可以将其画成直线形走线、反转的F形走线、蛇形或圆形走线等。在一个PCB天线中，与导线天线不同的是，该天线没有被露到外部空间内，而是在同一个PCB层上以二维(2D)结构形式存在;请参见图5。
当裸露到空间外的3D天线被放置到PCB层上作为2D的PCB走线时，必须遵循一定的指南。一般情况下，与导线天线相比，它需要的PCB空间更大，效率也低，但成本低，并且可以给BLE应用提供可接收的无线距离。
图5. PCB天线
3.芯片天线：这是一种带有导体的天线，天线和导体都被组装在小型的IC封装中。当天线被封装在很小的尺寸内时，它会变得很有优势。天线USB的纳米收发器等应用会使用这种天线，当PCB上没有足够的空间来布局PCB天线时。
有关芯片天线的信息，请参见下图。想要了解各种天线的尺寸对比，请参见表4。
图6.芯片天线
4、天线选择
天线的选择取决于其应用、可用电路板的尺寸、成本、辐射范围以及方向性等因素。
蓝牙低功耗(BLE)应用(比如无线鼠标)只需要10英寸的辐射范围和几kbps的数据速率。然而，对于采用语音识别的遥控应用，则需要一个室内设置天线，该天线的辐射范围大概为10-15英寸，并且其数据速率为64kbps。
对于无线音频应用，需要分集天线。分集天线是指：将两根天线放置在同一个PCB上，这样可以保证最少有一根天线始终能够接收某些辐射，而另一根天线则可能会因反射和多路径衰弱而被遮住。
在传输实时音频数据并需要较高的吞吐量而不会丢失数据包的情况下，需要用到分集天线。也可以将它用在信标应用中，进行室内定位。
5、天线参数
下面部分提供了天线性能的某些关键参数。
§回波损耗：天线的回波损耗表示天线如何与阻抗为50Ω的传输线(TL)实现匹配，将其显示为图7中的信号馈送。通常，这个TL的阻抗值为50Ω，但也可以是其他数值。对于工业标准，商业天线和它的测试设备的电阻为50Ω，因此建议您最好使用该值。
回波损耗指出：由于不匹配，天线反射的入射功率大小(公式1)。一个理想的天线会发射全部功率，不会产生任何反射。
公式1 Return Loss（dB）= 10 log（Pincident/Preflect）
如果该回波损耗是无限的，则认为天线与TL完全匹配，如图7所示。S11是回波损耗的倒数，其单位为dB。根据经验估计，如果回波损耗≥10dB(既S11≤–10dB)，便足够大。
表1显示了天线的回波损耗(dB)与反射功率(%)。回波损耗为10dB时，表示90%的入射功率被传给天线以进行发射。
图7.回波损耗
表1.天线的回波损耗及反射功率
§带宽：是指天线的频率响应。它表示在采用的整个频带上，即在BLE应用的2.40GHz至2.48GHz的范围内，该天线与50Ω的传输线如何相互匹配。
图8.带宽
如图8所示，在2.33GHz至2.55GHz的带宽上，回波损耗大于10dB。因此，采用的带宽为200MHz 左右。
§辐射效率：指的是非反射功耗中的一部分(请参见图7)被消耗为天线中的热量。产生热量是由于FR4基板中的介电损耗以及铜线中的导体损耗造成的。该信息作为辐射效率。
辐射效率为100%时，全部非反射的功耗都被发射到空间内。对于小型的PCB外形因素，热耗最小。
§辐射图型：该图型表示辐射的方向性，即表示在哪个方向上的辐射更大，哪个方向上的辐射更小。这有助于在应用中准确地确定天线的方向。
无方向性天线可以按与轴线相垂直的平面上所有方向进行等效发射。但大多数天线都达不到这个理想的性能。欲了解详细说明，请参看图9中所示的PCB天线的辐射图。
每个数据点都代表RF场强，可以通过接收器中用于接收信号强度的指示器(RSSI)进行测量。正如所料的情况，获得的轮廓图像并不是圆形的，因为该天线不是各向同性的。
图9.辐射方向图
§增益：增益提供了所采用方向的辐射与各向同性天线(即可从所有方向进行发射)进行对比的
信息。增益单位为dBi，即表示在与一个理想的无方向性天线进行对比时辐射的场强。
6、赛普拉斯PRoC/PSoCBLE的天线
设计BLE的一个受限因素便是需要在一个紧凑的空间中集成天线，并且最多只能使用两个外部组件进行调整。调试过程需要确保在某个频带内进行传输时应尽可能保持传入天线的能量。这便意味着，所需带段中的回波损耗要大于10dB。当天线的输入阻抗为50Ω，并且芯片输出阻抗为50Ω时，天线收到的能量最大。天线作为接收端时，也要满足上述条件。对于天线来说，它的调整过程能够确保天线的阻抗等于50Ω。对于芯片来说，Balun(平衡器)调整过程可保证电阻接近50Ω。
PRoC/PSoCBLE器件中集成平衡器的阻抗并不等于50Ω，所以可能需要通过两个组件对其进行调整。对于射频范围较小的低数据速率应用，赛普拉斯所推荐的PCB天线不需要通过任何组件来调整天线。
对于高数据速率的应用(如通过遥控器的声音识别应用)，建议至少需要使用四个组件进行匹配网络。其中两个用于平衡器调整，其余两个用于天线调整。可使用其中两个进行调整过程，剩下的两个保持待用状态。
此外，赛普拉斯PRoC/PSoC还提供了不同的应用，如室内定位、智能家居、智能电器以及传感器集线器。这些应用可能不受空间的限制，因此，可以针对射频范围和射频方向图等因素为这些应用设计更好的天线。导线天线非常适合非穿戴式但位置固定的应用。
很多应用直接在其主PCB中嵌入了赛普拉斯的该类模块，用以实现无线连接。这些应用要求通过FCC的低成本小型模块。这时可以使用满足这些要求的芯片天线。
虽然使用2.4GHz频段的应用很多，但大多数BLE应用仅使用了下面介绍的双PCB天线。赛普拉斯推荐使用两种专有的PCB天线、蛇形倒F天线(MIFA)和倒F形天线(IFA)，它们是针对BLE应用而特性化和广泛模拟的天线。特别是MIFA，可将它用于几乎所有的BLE应用中。赛普拉斯专有的PCB天线
赛普拉斯推荐使用IFA和MIFA这两种PCB天线。BLE应用中的低速率和典型的辐射围范使这两种天线特别有用。这些天线既便宜又容易设计，这是因为它们是PCB的组成部分，并且能够在150至250MHz的频段范围内提供良好的性能。
建议将MIFA天线使用在仅需极小的PCB空间的应用中，如无线鼠标、键盘、演示机等等。对于IFA天线，建议将其应用在要求天线一侧的尺寸远小于另一侧的尺寸的应用中，如心率监视器。大多数BLE应用中使用的是MIFA天线。下面各节将详细介绍每种天线的信息。
蛇形倒F天线(MIFA)
MIFA是一种普通的天线，被广泛地使用在各个人机接口设备(HID)中，因为它占用的PCB空间较小。因此赛普拉斯已设计出一种结实的MIFA天线，而它能在较小的波形系数中提供优越的性能。该天线的尺寸为7.2mm×11.1mm(相当于284密耳×437密耳)，因此它很适合于各种HID的应用，例如无线鼠标、键盘或演示机等。图10显示的是所推荐的MIFA天线的详细布局，其中包含了双层PCB的顶层和底层。这种天线的迹线宽度均为20密耳。“W”的值是可改变的主要参数，它取决于PCB堆栈间隔，它表示RF走线(传输线)的宽度。
7、天线馈电的考量
表2显示的是双层FR4PCB顶层和底层间厚度的“W”值(相应的介电常数为4.3)。顶层包含了天线走线;而底层则是包含了固态RF接地层的下一层。底层的余下PCB空间可以作为信号接地层使用(针对PRoC/PSoC和其他电路)。图11显示的是典型的双层PCB厚度的“W”值。
表2.FR4PCB的“W”值：天线层与相邻射频的接地层间的厚度。
图11.PCB厚度说明
对于为天线馈电更短的PCB走线，这样的宽度要求是比较宽松的。要确保天线走线的宽度和天线馈电接点的宽度相同。在图12展示的情况中，天线馈电的走线宽度不是表2中所规定的宽度。
图11.PCB厚度说明
对于为天线馈电更短的PCB走线，这样的宽度要求是比较宽松的。要确保天线走线的宽度和天线馈电接点的宽度相同。在图12展示的情况中，天线馈电的走线宽度不是表2中所规定的宽度。
图13.MIFA的S11(回波损耗=–S11)
图14显示的是MIFA在2.44GHz频率时完整的3D辐射增益图。在给自定义应用设置MIFA 天线时，该信息非常有用，有助于在需要的方向上得到最大的辐射。在上面的图中：MIFA被放置在XY平面上，Z轴方向与它垂直。
图14.MIFA的3D辐射增益图
供该辐射图，可以知道：最大的辐射出现在与X轴成30°角度的圆锥空间内。这是因为MIFA 在XY平面上不能保持正横或正竖的方向。MIFA竖向部分和末梢和均参加了辐射，并形成一个倾斜的辐射图。
8、天线长度的考量
根据PCB的不同厚度，需要调整MIFA天线的长度，这样才能调整天线辐射的阻抗和频率选择。根据不同的电路板厚度，赛普拉斯提供了下面各天线长度。
图15.MIFA的长度
表3.竖向部分和末梢的长度(L_Tip/L_leg)
图15显示的是两种适用于两个不同电路板厚度的MIFA天线。设计人员根据特定的电路板厚度进行调整MIFA天线的长度时，请参考表3。
倒F天线(IFA)
对于天线的尺寸有一定限制条件的应用中(例如心率监视器)，推荐您选用这种IFA。图16显示所推荐的IFA的详细布局，其中包含了双层PCB中的顶层和底层。其走线宽度约为24mm。对于厚度为1.6mm的FR4PCB，IFA的尺寸被设计为4mm×20.5mm(157.5mils×807mils)。与MIFA相比，IFA的宽高比(宽度和高度的比例)更大。
图16.IFA布局
顶层(天线层)
底层(RF接地层)
馈电走线的宽度“W”受产品中PCB堆栈的影响。表4根据顶层(天线层)和底层(相邻射频接地层)间不同的PCB厚度给FR4基板提供了相应的“W”值(相应的介电常数为4.3)。顶层包含天线迹线;而底层则为其紧挨的包含了固态RF接地层的下一层。底层上剩余的PCB空间可以作为信号接地平面使用(对于PRoC/PSoC和其他电路)。图17将典型的双层PCB的“PCB厚度”的概念
与“F”值联系起来。
表4.FR4PCB的“F”值：天线层与相邻射频的接地层间的厚度。
图17.PCB厚度说明
对于小于3mm的短走线，天线馈电厚度是可以调整的。天线馈电的厚度可以与天线走线厚度相同，请参见图12。
IFA在220MHz的带宽上(S11≤–10dB)的频率约为2.44GHz，如图18中所示。
图18.IFA的S11(回波损耗=-S11)
图19显示的是IFA在XY平面上的定性辐射图。在为客户应用设置IFA天线时，该信息非常有用，有助于在需要的方向上得到最大的辐射。为了便于观察，图中只显示了定性辐射的方向。有关所有XY、YZ、ZX平面上详细的辐射图，请联系赛普拉斯的技术支持。
图19.IFA的定性2D辐射增益图
芯片天线
对于PCB尺寸非常小的利基应用(例如蓝牙收发器)，芯片天线不失为一种很好的办法(图20)。它们是现成的天线，占用的PCB空间最小，并且能够提供较好的性能。但芯片天线增加了材料清单(BOM)，并需要装配费用。因为它要求订购和装配外部组件。通常，芯片天线的价格约为10-50美分，具体价格取决于尺寸和性能。
图20.芯片天线
使用芯片天线时，也应考虑另一个关键因素：它受辐射接地面积的影响。所以，必须遵循厂家对接地面积的推荐。与PCB天线不同，芯片天线不能通过改变天线长度来调整。另外需要一个匹配网络才能调整该天线，因此会增加更多的材料清单。
赛普拉斯只推荐将芯片天线使用在要求PCB空间极小的特定应用中，例如：Nano蓝牙收发器。对于这样的应用，赛普拉斯建议使用具有约翰森技术的2450AT18B100E芯片天线，其尺寸为63milx126mil。
而对于大部分应用，则建议使用PCB天线，如MIFA或IFA。这些小外形(占用空间小)天线不但廉价，而且提供的性能非常卓越。图21和图22显示的是具有约翰森技术的2450AT42B100E 芯片天线布局指南。其尺寸为118milx196mil。更多有关这些天线的详细指南，请参考它们相关的网址。
图21.具有约翰森技术的2450AT42B100E芯片天线的布局指南
该布局也显示了50Ω的馈电传输线以及与其相匹配的组件。馈电传输线的宽度取决于电路板的厚度。表4中指定了准确的电路板厚度。
图22.与产品网页中相同的约翰森技术天线的布局指南。
芯片天线的性能是由接地层决定。一般来说，它们需要更多的接地面积和更大的空间。如上图所示，对于2450AT42B100E的天线，最小的接地距离为0.8mm。该间距为2-3mm时，观察到的s11会更加明显。
芯片天线不一定是严格等向性的。辐射存在某些优先的方向。根据Gnd间距和塑料配件，辐射最大的方向也不一样。有关约翰森技术的芯片天线(2450AT42B100E)的常见辐射方向，请参见图23。
图23.芯片天线的辐射图
赛普拉斯只推荐将芯片天线使用在要求PCB空间极小的特定应用中，例如：Nano蓝牙收发器或超小的模块。对于这些应用，赛普拉斯也建议使用含有约翰森技术的2450AT42B100E芯片天线，因为与2450AT18B100E相比，它的尺寸更大，射频性能更好，并且需要较小的Gnd间距。介绍翰森技术天线的内容仅供参考。更多有关2.4GHz芯片天线的信息，请向各供应商索取，如Murata、Vishay等。
对于大部分应用，建议使用PCB天线，如MIFA或IFA。这些外形小(占用空间小)的天线虽然
廉价，但提供的性能非常卓越。
导线天线
导线天线是传统的旧式天线，将一条铝线或一根四分之一波长的回形针固定在PCB上面便构成了这种天线，该铝线或回形针按螺旋形状安装在PCB上，然后在距离PCB5-6mm的位置与该层并行。
不用再做介绍，由于它们作为3D天线裸露在空气中，所以它们的射频性能非常好。这种天线具有最好的信号范围和最等向的辐射方向图。导线天线的无线覆盖范围可超过100英尺。
对于要求小外形天线的BLE应用，不建议使用这种天线，因为它会占用较大空间和垂直高度。但如果有足够的空间，那么这种天线可实现最佳的射频范围、方向性以及辐射方向图等性能。
图24.导线天线布局
导线天线具有最佳的射频性能。与其他天线相比，导线天线的天线增益和辐射性能是最好的。请参考图25，了解导线天线的定性辐射方向图。
图25.导线天线的定性辐射方向图
各种天线的比较
请参考表5，快速为您的应用选择合适的天线。
9、环境对天线性能的影响
通常消费类产品中所使用的天线对PCB射频接地层的大小和产品的塑料外壳非常敏感。可将天线模拟为一个LC谐振器，当L(电感)或C(电容)增加时，该LC谐振器的谐振频率会下降。更大的射频接地层和塑料外壳会增大有效电容，从而降低谐振频率。
接地层的影响
赛普拉斯已经广泛地研究了射频接地层的大小和附近塑料外壳对天线谐振频率产生的影响。通过实验和测量证明，赛普拉斯可以确定天线的灵敏度并提供一个既简单强大，又有效的解决方法，以便调试天线。
要想评估天线对射频接地层大小的灵敏度，可以通过在各种可能尺寸的PCB上安装天线进行实验。图26显示的是MIFA被放置在接地层大小不同的PCB上的示例。PCB的尺寸范围为20mm×20mm至50mm×50mm。
通过该曲线可以了解到，射频接地层的面积越大，那么谐振频率越低，并且接地层也越好，因此回波损耗也会越小。这便是好的PCB布局中的关键条件。
给四分之一波长的天线提供的接地层越好，它与理论性能的关系也会越好。这是进行天线设计中的关键概念，可以解决没有足够空间提供给接地小型模块天线的困难。
图26.PCB
10、塑料外壳的影响
同样，为确定产品的塑料外壳对天线的影响，要使用一个无线鼠标进行实验，如图27所示。将赛普拉斯MIFA放置在无线鼠标的塑料外壳中，然后测量该天线的谐振频率。
通过图26和图27，可了解以下主要内容：
§将天线放置在靠近塑料外壳的地方时，谐振频率会降低。
§谐振频率的变化范围为100MHz至200MHz。必须重新调试天线才能获得所需频带。
总之，加大接地层大小和塑料外壳是为了使天线的谐振频率降低到100MHz至200MHz的范围内。
产品外壳和接地层指南
§必须确保在天线末梢或天线长度范围附近不能有任何组件、固定螺钉或接地层。
§电池线或音频线不能穿过天线或PCB上天线布线的同一侧面。
§不能将金属外壳完全覆盖天线。如果产品外壳是金属的或是一个保护罩，请不要将外壳完全覆盖掉天线。
§天线的方向应该符合最终产品的方向，这样使天线在所需的方向上具有最大的辐射。
§应该具有足够的空间：接地层越大，MIFA、IFA、芯片天线和导线天线的S11参数值(回波损耗)会越高。
§天线正下方不应该存在任何接地层。请参考图14。这个设置适用于所有天线。
§从天线到接地层要有足够的空间(间隙)，该接地层的宽度应该最小。请参考图10、图15和图21。
天线调试
天线调试过程确保在所需频带中，天线的回波损耗(从芯片输出的方向来看)大于10dB。同样，对于芯片(Balun)，要执行相同的程序，用以确保在接受模式下，Balun的阻抗为50Ω。这时天线调试和Balun调试均被称为天线调试。
图28.调试和匹配网络的参考图
0Ω参考点被连接至具有一个端口网络的网络分析仪。进行天线调试期间，通过移除Balun匹配组件可以断开同芯片的连接。进行Balun调试期间，会断开同天线匹配组件的连接。
以下章节将详细说明如何使用网络分析仪来调试天线。虽然这里仅显示了一个Pioneer套件无线鼠标的调试程序，不过该程序适用于所有天线调试。
调试过程
如前面所述，外壳和接地层的影响使天线所需的频带失调，并且影响了回波损耗。因此，天线调试过程包括两个步骤：首先，将PCB空板调试为所需频带;然后在确定ID后，通过塑料外壳和人体接触检查调试。
使用网络分析仪来检查天线调试。在第一个步骤中，先校准该网络分析仪，然后通过调整匹配网络组件和验证Smith图表中的调试进行天线调试。
调试过程中会使用：
§安捷伦(Agilent)8714ES网络分析仪(已校准)
§ Pioneer套件鼠标(如DUT)
§电气延迟时间为350ps的半刚性电缆
§质量的射频组件目录(Johanson套件P/N:L402DC)
调试过程主要步骤为：
1.准备ID
2.设置并校准网络分析仪
3.PCB空板调试。如同图中所示，标志1、2和3的回波损耗大于15db。
4.使用塑料和人体接触来调整调试
准备ID
9.0米电动卫星通信天线 WTX9.0-6/4（14/12）型 技术说明书贵州振华天通设备有限公司（4191厂）
1、概述 WTX9-6/4和WTX9-14/12型卫星通信天线是一种具有四口线极化频谱复用馈源系统的9米改进型卡赛格伦天线系统。当天线朝天时，天线的轮廓尺寸为φ9m×10.3m。整个天线具有效率高、旁瓣低、使用维护方便、抗风能力强、造形美观，刚性好，精度高的特点。广泛用于C频段和Ku频段卫星通信地球站。 天线的主反射面均为实体铝板结构，主面直径为9m，副面直径为1.08m。 立柱式座架的设计允许方位连续转动140o，俯仰从5o~90o连续转动。方位轴和俯仰轴由马达驱动，驱动速度为0.03o/秒和0.1o/秒两种。 馈源系统的极化轴也由马达驱动，驱动速度为1.5o/秒，转动范围为180o。 步进跟踪系统由室内天线控制单元、室外马达控制器、变频器和信标接收机组成。轴角显示分辨率为0.01o，跟踪精度为0.06o，步进跟踪系统能使天线随时准确地对准卫星。 本天线的外型图见图1.1。
图1.1 2、天线的主要技术参数 天线主要技术参数与性能指标
三、天线的机械说明 WTX9-6/4和WTX9-14/12型卫星通信天线是一种改进型卡塞格伦天线系统采用高精度实体反射面及立柱式座架。方位可连续转动140°，俯仰从5°到90°连续转动。方位轴和俯仰轴均可由马达驱动，驱动速度均为0.03°/秒和0.1°/秒两种，馈源套筒上装有调整机构，能使极化轴转动±90°极化轴也由马达驱动，驱动速度为1.5°/秒。 天线上装有避雷装置，限位保护装置以及扶梯，工作平台等机构，以便于天线的安全使用。 图1.2
. . . . . 图1：微带天线的结构 一、 实验目的 ●利用电磁软件Ansoft HFSS 设计一款微带天线。 ◆微带天线要求：工作频率为2.5GHz ，带宽 (回波损耗S11<-10dB)大于5%。 ●在仿真实验的帮助下对各种微波元件有个具体形象的了解。 二、 实验原理 1、微带天线简介 微带天线的概念首先是由Deschamps 于1953年提出来的，经过20年左右的发展，Munson 和Howell 于20世纪70年代初期制造出了实际的微带天线。微带天线由于具有质量轻、体积小、易于制造等优点，现今已经广泛应用于个人无线通信中。 图1是一个简单的微带贴片天线的结构，由辐射源、介质层和参考地三部分组成。与天线性能相关的参数 包括辐射源的长度L 、辐射源的 宽度W 、介质层的厚度h 、介质 的相对介电常数r ε和损耗正切 δtan 、 介质层的长度LG 和宽度WG 。图1所示的微带贴片天线是采用微带天线来馈电的，本次将要设计的矩形微带贴片天线采用的是同轴线馈电，也就是将同轴线街头的心线穿过参考地和介质层与辐射源相连接。 对于矩形贴片微带天线，理论分析时可以采用传输线模型来分析其性能，矩形贴片微带天线的工作主模式是TM10模，意味着电场在长度L 方向上有2/g λ的改变，而在宽度W 方向上保持不变，如图2（a ）所示，在长度L 方向上可以看做成有两个终端开路的缝隙辐射出电磁能量，在宽度W 方向的边缘处由于终端开路，所以电压值最大电流值最小。从图2（b ）可以看出，微带线边缘的电场可以分解成垂直于参考地的分量和平行于参考地的分量两部分，两个边缘的垂直电场分量大小相等、方向相反，平行电场分量大小相等，方向相反；因此，远区辐射电场垂直分量相互抵消，辐射电场平行于天线表面。
HFSS 天线设计实例 这是一种采用同轴线馈电的圆极化微带天线 切角实现圆极化 设计目标!(具体参数可能不精确，望大家谅解)主要讲解HFSS操作步骤! GPS微带天线:介质板:厚度:2mm,介电常数:2.2,大小:100mm*100mm 工作频率:1.59GHz,圆极化(左旋还是右旋这里不讲了哈),天线辐射在上半平面覆盖! 50欧同轴线馈电, 1、计算参数 首先根据经验公式计算出天线的基本参数，便于下一步建立模型。 贴片单元长度、宽度（正方形贴片长宽相等）、馈电点位置，分离单元长度.下表是经HFSS分析后选择的一组参数：
2、建立模型 首先画出基板50mm*50mm*2mm 的基板 起名为substrate 介电常数设置为如图2.2的，可以调整color颜色和transparent透明度便于观察 按Ctrl+D可以快速的使模型全可见！按住Ctrl+Alt键，拖动鼠标可以使3D模型自由旋转同理，我们画贴片：
1、在基板上画出边长65mm（假设用公式算出的是这么多）的正方形 2、起名为patch,颜色选绿色，透明度设为0。5 画切角是比较麻烦的 1、用画线条工具，画三线段，坐标分别是0.5.0, 5.0.0, 0.0.0 2、移动三角形，选中polyline1,选菜旦里edit\Arrange\move,先确定坐标原点或任一点为基准点，将三角形移动到左上角和贴片边沿齐平。 3、复制三角形，选中polyline1,选菜单里edit\arrange\duplicate\around axis,相对坐标轴复制，角度换成180，然后在右下角就出现了相对称的另一个三角形。 4、从patch上切掉对角上的分离单元polyline1和polyline1_1: 选中patch、polyline1和polyline1_1，选菜单里3D modeler\Boolean\Subtract 把polyline1和polyline1_1从patch上切掉最后剩下 先在介质板底面画一个100mm*100mm的正方形作为导电地板。起名为 ground 下面就是画馈源了：我们采用同轴线馈电，有两种建模方法： 1、在馈电点画一0.5mm的铜柱代表同轴线内导体，起名为feed 2、在介质板底面馈电点处画一1.5mm的圆，起名为port 3、复制port为port1,复制feed为feed1 4、复选port和feed1，执行菜单里3D Modeler\Boolean\Subtract，使port成为一个内径0.5mm外径1.5mm
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。 输入到天线的电能被转换为电磁辐射，并以相应的频率辐射到空中。该天线由天线馈电供电，馈电的特性阻抗为50Ω，并且辐射到特性阻抗为377Ω的空间中。
SCE-450C型4.5米天线 安装、使用、维护手册精彩文档
精彩文档西安航天恒星科技股份有限公司 手册使用说明 : SCE-450C型天线是实现C波段与Ku波段共用的卫星地球站天线。使用时,只需根据不同的使用情况换上C波段馈源或Ku波段馈源即可。 《SCE-450C型4.5米天线安装、使用、维护手册》针对C波段与Ku波段的使用,除了馈源安装方式(附图13A为C波段馈源,13B 为Ku波段馈源)和天线电气特性指标不同外,其余内容全部通用。
安全方面的注意事项 安全声明：以下声明适用于本手册的全过程。 在天线安装前必须仔细阅读本手册，并切实按照规定的步 骤及方法进行操作，以保障人身及设备的安全。 1. 必须严格按照要求制作地基，只有在地基达到预定的强度后，方 可对天线进行安装。 2. 在吊装过程中，应注意人员及设备的安全；保证设备在吊装中平 稳。 3. 在无吊车情况下安装，应特别小心，以确保人身及设备的安全。 4. 在首次运行前，应对所有有润滑要求的部件进行润滑。其中，减 速器用指定的润滑油润滑；方位轴、俯仰轴用稀油注入油杯润滑； 丝杠螺母用润滑脂润滑。 5. 在调整限位器工作时，应特别注意不要使丝杠脱出减速器，尤其 是俯仰丝杠脱出减速器将造成天线严重损坏。在方位、俯仰二丝 杠的左,右（或上,下）极限位置限位器安装完毕后，首先进行试 运行，确保限位器工作无误。 6. 天线具有软件和硬件两重限位保护。为确保天线使用安全，在转动 天线时，应使用ACU，并将软件限位设置在硬件限位之前。 7. 手轮用后应取下，并装上蜗杆轴盖，切勿将手轮套在蜗杆轴上， 以免电动时，发生意外事故。 8. 应注意检查波纹喇叭封口材料是否破损或漏水，尤其是在冰雹或 大雨之后，若波纹喇叭口漏水，将影响系统正常工作，严重时造 成HPA或SSPA损坏。若封口材料破损，应及时更换。 精彩文档
天线原理与设计习题集 第一章 天线的方向图 1．如图1为一元天线，电流矩为Idz ，其矢量磁位表 示为A r j 0r 4Idz ?βπμ?=e z A ，试求解元天线的远区辐射电磁场。 ?θH E ,2．已知球面波函数r e r j /βψ?=，试证其满足波动方程： 022=+?ψβψ 3．如图2所示为两副长度为λ=A 2的对称线天线，其上的电流分别为均匀分布和三角形分布，试采用元天线辐射场的叠加原理，导出两天线的远区辐射场，方向图函数?θH E ,),(?θf 和归一化方向图函数),(?θF ，并分别画出它们在yoz 平面和xoy 平面内的方向图的示意图。 4．有一对称振子长度为，其上电流分布为：A 2|)|(sin )(z I z I m ?=A β试导出： (1) 远区辐射场; ?θH E ,(2) 方向图函数),(?θf ； (3) 半波天线(2/2λ=A )的归一化方向图函数),(?θF ，并分别画出其E 面 和H 面内的方向图示意图。 (4) 若对称振子沿y 轴放置，导出其远区场表达式和E 面、H 面方向图 函数。 H E , 5．有一长度为2/λ=A 的直导线，其上电流分布为，试求该天线的 方向图函数z j e I z I β?=0)(),(?θF ，并画出其极坐标图。 6．利用方向性系数的计算公式: ∫∫ = ππ ? θθ?θπ 20 2 sin ),(4d d F D 计算：(1) 元天线的方向性系数； (2) 归一化方向图函数为 ???≤≤≤≤=其它,0 0,2/,csc ),(0 0??πθθθ?θF 的天线方向性系数。
(3) 归一化方向图函数为： ?? ?≤≤≤≤=其它,0 20,2/0,cos ),(π ?πθθ?θn F n=1和2时的天线方向性系数。 7．如图3所示为二元半波振子阵，两单元的馈电电流关系为/212j I I e π=，要求导出二元阵的方向图函数),(?θT f ，并画出E 面(yz 平面)和H 面(xy 平面)方向图。 8．有三付对称半波振子平行排列在一直线上,相邻振子 间距为d ，如图4所示。 (1) 若各振子上的电流幅度相等，相位分别为 ββ,0,?时，求xy 面、yz 面和H 面方向图函数。 (2) 若4/λ=d ，各振子电流幅度关系为1:2:1，相位 关系为2/,0,2/ππ?时，试画出三元阵的E 面和H 面方向图。 9. 由四个元天线组成的方阵，其排列如图5所示。每个单元到阵中心的距离为8/3λ，各单元的馈电幅度相等，单元1和2同相，单元3和4同相但与1和2反相。试导出该四元阵的方向图函数及阵因子，并草绘该阵列xoy 平面内的方向图。 10. 设地面为无限大理想导电平面。图6所示为由等幅同相馈电的半波振子组成的水平和垂直二元阵，试求其 E 面方向图函数，要求： (1) 对图(a)求出xz 面和yz 面方向图函数，并画出xz 面的方向图； (2) 对图(b) 求出xz 面、yz 面 和xy 面方向图函数，并画出这三个面内的方向图；。 11．一半波对称振子水平架设在理想导电平面上，架设高度为。试分别画出h 0.25,0.5h λλ=两种情况下的E 面和H 面方向图，并比较所得结果。 12．由长为4/λ=A 的单极天线组成的八元天线阵如图7所示，各单元垂直于地
射频微带阵列天线设计 摘要 微带天线是一种具有体积小、重量轻、剖面低、易于载体共形、易于与微波集成电路一起集成等诸多优点的天线形式，目前已在无线通信、遥感、雷达等诸多领域得到了广泛应用。同时研究也发现由于微带天线其自身结构特点，存在一些缺点，例如频带窄、增益低、方向性差等。通常将若干单个微带天线单元按照一定规律排列起来组成微带阵列天线，来增强天线的方向性，提高天线的增益。 本文在学习微带天线和天线阵的原理和基本理论，加以分析，利用Ansoft 公司的高频电磁场仿真软件HFSS，设计了中心频率在10GHz的4元均匀直线微带阵列，优化和调整了相关参数，然后分别对单个阵元和天线阵进行仿真，对仿真结果进行分析，对比两者在相关参数的差异。最后得到的研究结果表明，微带天线阵列相较于单个微带天线，由于阵元间存在互耦效应以及存在馈电网络的影响，微带阵列天线的回波损耗要大于单个阵元。但是天线阵列增益明显大于单个微带天线，且阵列天线比单个阵元具有更好的方向性。
关键词：微带天线微带阵列天线方向性增益 HFSS仿真 Design of Radio-Frequency Microstrip Array Antenna ABSTRACT Microstrip antenna is a kind of antenna form with many advantages like,small size, light weight, low profile, easy-to-carrier conformal, easy integration with many other of microwave integrated circuits and so on. Now microstrip array wildly applied in the filed of wireless
7.3m天线基础施工方案 1 适用范围 适用7.3天线安装。 2 作业准备 2.1 内业技术准备 2.1.1 组织人员学习图纸，了解设计意图及要求，对图纸疑点认真记录汇总，做好图纸会审，与设计和监理将图纸会审完毕。 2.1.2 完成监理组织的施工图纸会审，经设计交底后，编写有针对性的作业指导书并报监理审批。 2.1.3 建立施工档案，在工程施工中严格按照规定及时准确收齐内业资料，包括施工前期资料、设计变更、施工洽商、测量复核记录、图纸会审纪要等。 2.1.4 作业前已对参加该项作业的相关人员经行施工技术交底，交底与被交底人员进行了双签字。 2.1.5 完成对施工人员进行施工程序、施工工艺、质量标准、施工危险因素等方面内容的交底工作。 2.2 外业技术准备 施工人员在工程现场与建设单位代表共同确认《工程设计文件》是否需改动；若需改动，施工人员立即与项目管理人员及时反馈，等项目管理人员与建设单位、设计单位、监理单位协商后给出处理意见，再进行相应的更改。 3 作业人员配臵 3.1专业主管 全面负责该单位工程的技术工作。 3.2技术员 3.2.1全面负责该单位工程的技术工作，组织施工图及技术资料的学习，编制施工技术措施，主持技术交底； 3.2.2深入现场指导施工，及时发现和解决技术问题； 3.2.3制定施工方法、工艺； 3.2.4负责单位工程一级质量验收，并填写验收单； 3.2.5负责施工过程中的一切技术工作，负责一切技术资料收集； 3.2.6负责施工放线和测量资料及成果的整理工作。 3.3安全员 3.3.1在上级安全部门的领导下，全面负责安全管理工作； 3.3.2执行公司安全管理标准，遵循安全管理规程，作好施工现场的管理工作，对安全第一责任者负责； 3.3.3负责施工现场的安全检查，制止违章作业。 3.3.4做好安监违章记录，为安全评比提供直接、真实的依据； 3.4质检员 3.4.1、负责施工全过程的质量监督、检查及质保资料的搜集与整理工作； 3.4.2、有权对不能保证质量的方案提出异议，请求有关领导批准； 3.4.3、有权对可能造成质量事故的违章操作，及制止并报告有关领导处理； 4 技术要求 4.1 铁塔基础模板应安装顺直、稳固、浇筑砼过程中，应由专人监模，防止出现模板位移和出现其他事故。 4.2 所定制的模板必须要保证各部位的形状、尺寸准确，在模板进场时要进行详细的验收检查。 4.3 注意钢筋的下料长度，弯制长度，按照每片梁的实际预制长度、宽度、高度进行先放大
第八章 口径天线的理论基础(8-1) 简述分析口径天线辐射场的基本方 法。 答：把求解口径天线在远区的电场问题分为两部分： ①. 天线的内部问题； ②. 天线的外部问题； 通过界面上的边界条件相互联系。 近似求解内部问题时，通常把条件理想化，然后把理想条件下得到的解直接地或加以修正后作为实际情况下的近似解。这样它就变成了一个与外部问题无关的独立的问题了。 外部问题的求解主要有： 辅助源法、矢量法，这两种是严格的求解方法； 等效法、惠更斯原理法、几何光学法、几何绕射法，这些都是近似方法。 (8-2) 试述几何光学的基本内容及其在口径天线设计中的应用。 答：在均匀的媒质中，几何光学假设能量沿着射线传播，而且传播的波前（等相位面）处处垂直于射线，同时假设没有射线的区域就没有能量。 在均匀媒质中，射线为直线，当在两种媒质的分界面上或不均匀媒质传播时，便发生反射和折射，而且完全服从光的反射、折射定律。 B A l nds =? 光程长度： 在任何两个给定的波前之间，沿所有射线路径的光程长度必须相等，这就是光程定律。''PdA P dA = 应用： ①. 可对一个完全聚焦的点源馈电的天线系统，求出它在给定馈源功率方向图 为P(φ,ξ)时，天线口径面上的相对功率分布。 ②. 对于完全聚焦的线源馈电抛物柱面天线系统，口径上的相对功率分布也可 用同样类似的方法求解。 (8-3) 试利用惠更斯原理推证口径天线的远区场表达式。 解：惠更斯元产生的场： (1cos )2SP j r S SP jE dE e r βθλ-?= ?+?? 222)()(z y y x x r S S SP +-+-= r , r sp >>D (最大的一边)
第一章绪论 一、绪论 1.1课题的研究背景及意义 自古至今，通信无时无刻不在影响着人们的生活，小到一次社会交际中的简单对话；大到进行太空探索时，人造探测器与地球间的信息交换。可以毫不保留地说，离开了通信技术，我们的生活将会黯然失色。近年来，随着光纤技术越来越成熟，应用范围越来越广。在广播电视领域，光纤作为广播电视信号传输的媒体，以光纤网络为基础的网络建设的格局已经形成。光纤传输系统具有的传输频带宽，容量大，损耗低，串扰小，抗干扰能力强等特点，已成为城市最可靠的数字电视和数据传输的链路，也是实现直播或两地传送最经常使用的电视传送方式。随着全球通信业务的迅速发展，作为未来个人通信主要手段的现代通信技术引起了人们的极大关注，我国在移动通信技术方面投入了巨大的人力物力，我国很多地区的电力通信专用网也基本完成了从主干线向光纤过度的过程。目前，电力系统光纤通信网已成为我国规模较大，发展较为完善的专用通信网，其数据、语音，宽带等业务及电力生产专业业务都是由光纤通信承载，电力系统的生产生活，显然，已离不开光纤通信网。 无线通信现状另一非常活跃的通信技术当属，无线通信技术了。无线通信技术包括了移动通信技术和无线局域网（WLAN）技术等两大主要方面。移动通信就目前来讲是3G 时代，数字化和网络化已成为不可逆转的趋势。目前，移动通信已从模拟通信发展到了数字移动通信阶段。无线局域网可以弥补以光纤通信为主的有线网络的不足，适用于无固定场所，或有线局域网架设受限制的场合，当然，同样也可以作为有线局域网的备用网络系统。WLAN，目前广泛应用IEEE802.11 系列标准。其中，工作于2.4GHZ 频段的820.11 可支持11Mbps 的共享接入速率；而802.11a 采用5GHZ频段，速率高达54Mbps，它比802.11b 快上五倍，并和820.11b兼容。给人们的生活工作带来了很大的方便与快捷。 在整个无线通信系统中，用来辐射或接收无线电波的装置成为天线，而通信、雷达、导航、广播、电视等无线电技术设备都是通过无线电波来传递信息的，均需要有无线电波的辐射和接收，因此，同发射机和接收机一样，天线也是无线电技术设备的一个重要组成部分，其性能的优良对无线通信工程的成败起到重要作用。天线的作用首先在于辐射和接收无线电波，但是能辐射或接收电磁波的东西不一定都能作为天线。任何高频电路，只要不被完全屏蔽，都可以向周围空间或
一、实验目的 ●利用电磁软件Ansoft HFSS 设计一款微带天线。 ◆微带天线要求：工作频率为，带宽( 回波损耗 S11<-10dB)大于 5%。 ● 在仿真实验的帮助下对各种微波元件有个具体形象的了解。 二、实验原理 1、微带天线简介 微带天线的概念首先是由 Deschamps于 1953 年提出来的，经过 20 年左右的发展， Munson和 Howell 于 20 世纪 70 年代初期制造出了实际的微带天线。微带天线由于具有质量轻、体积小、易于制造等优点，现今已经广泛应用于个人无线通信中。 图1 是一个简单的微带贴片天线的结构，由辐射源、介质层和参考地三部分组成。与天线性能相关的参数 包括辐射源的长度L、辐射源的 宽度 W、介质层的厚度 h、介质 的相对介电常数r和损耗正切 tan、介质层的长度LG和宽度 WG。图 1 所示的微带贴片天线是图 1：微带天线的结构 采用微带天线来馈电的，本次将要设计的矩形微带贴片天线采用的是同轴线馈 电，也就是将同轴线街头的内心线穿过参考地和介质层与辐射源相连接。 对于矩形贴片微带天线，理论分析时可以采用传输线模型来分析其性能， 形贴片微带天线的工作主模式是TM10模，意味着电场在长度L方向上有 g / 2 矩 的 改变，而在宽度 W方向上保持不变，如图 2（a）所示，在长度 L 方向上可以看做 成有两个终端开路的缝隙辐射出电磁能量，在宽度W方向的边缘处由于终端开路，所以电压值最大电流值最小。从图 2（b）可以看出，微带线边缘的电场可以分解成 垂直于参考地的分量和平行于参考地的分量两部分，两个边缘的垂直电场分量大小 相等、方向相反，平行电场分量大小相等，方向相反；因此，远区辐射电场垂直分 量相互抵消，辐射电场平行于天线表面。
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西安航天恒星科技股份有限公司 手册使用说明 : SCE-450C型天线是实现C波段与Ku波段共用的卫星地球站天线。使用时,只需根据不同的使用情况换上C波段馈源或Ku波段馈源即可。 《SCE-450C型4.5米天线安装、使用、维护手册》针对C波段与Ku波段的使用,除了馈源安装方式(附图13A为C波段馈源,13B为Ku波段馈源)和天线电气特性指标不同外,其余内容全部通用。 精品文档
安全方面的注意事项 安全声明：以下声明适用于本手册的全过程。 在天线安装前必须仔细阅读本手册，并切实按照规定的步 骤及方法进行操作，以保障人身及设备的安全。 1. 必须严格按照要求制作地基，只有在地基达到预定的强度后，方 可对天线进行安装。 2. 在吊装过程中，应注意人员及设备的安全；保证设备在吊装中平 稳。 3. 在无吊车情况下安装，应特别小心，以确保人身及设备的安全。 4. 在首次运行前，应对所有有润滑要求的部件进行润滑。其中，减 速器用指定的润滑油润滑；方位轴、俯仰轴用稀油注入油杯润滑； 丝杠螺母用润滑脂润滑。 5. 在调整限位器工作时，应特别注意不要使丝杠脱出减速器，尤其 是俯仰丝杠脱出减速器将造成天线严重损坏。在方位、俯仰二丝 杠的左,右（或上,下）极限位置限位器安装完毕后，首先进行试 运行，确保限位器工作无误。 6. 天线具有软件和硬件两重限位保护。为确保天线使用安全，在转动 天线时，应使用ACU，并将软件限位设置在硬件限位之前。 7. 手轮用后应取下，并装上蜗杆轴盖，切勿将手轮套在蜗杆轴上， 以免电动时，发生意外事故。 8. 应注意检查波纹喇叭封口材料是否破损或漏水，尤其是在冰雹或 大雨之后，若波纹喇叭口漏水，将影响系统正常工作，严重时造 成HPA或SSPA损坏。若封口材料破损，应及时更换。 精品文档
烟台大学 毕业论文（设计） 基于HFSS的微带天线设计 Microstrip antenna design based on HFSS 申请学位：工学学士学位 院系：光电科学技术与信息学院
烟台大学毕业论文（设计）任务书院（系）：光电信息科学技术学院
[摘要]天线作为无线收发系统的一部分，其性能对一个系统的整体性能有着重要影响。近年来内置天线在移动终端数量日益庞大的同时功能也日益强大，对天线的网络覆盖及小型化也有了更高的要求。由于不同的通信网络间的频段差异较大，所以怎样使天线能够覆盖多波段并且同时拥有足够小的尺寸是设计内置天线的主要问题。微带天线具有体积小，重量轻，剖面薄，易于加工等诸多优点，得到广泛的研究与应用。微带天线的带宽通常小于3％，在无线通信技术中，对天线的带宽有了更高的要求；而电路集成度提高，系统对天线的体积有了更高的要求。 随着技术的进步，在不同领域对于天线的各个要求越来越高，所以对微带天线的尺寸与性能的分析有着重要的作用。对此，本文使用HFSS 软件研究了微带天线的设计方法，论文介绍及分析了天线的基本概念和相关性能参数，重点对微带天线进行了研究。 本文介绍了微带天线的分析方法，并使用HFSS 软件的天线仿真功能，对简单的微带天线进行了仿真和分析。 [关键词] 微带天线设计分析HFSS [Abstract]Antenna as part of the wireless transceiver system, its performance important impact on the overall performance of a system. Internal antenna in recent years an increasingly large number of mobile terminals while also increasingly powerful, and also network coverage and miniaturization of the antenna Band differences between the different communication networks, cover band and also problem of the design built-in antenna. Microstrip antenna with small size, light weight, thin profile, easy to process many advantages, extensive research and application. Microstrip antenna bandwidth is typically less than 3% the bandwidth of the antenna in wireless communication technology; improve the integration of the circuit the size of the antenna. As technology advances in different areas for various requirements of the antenna important role. Article uses HFSS microstrip antenna design, the paper introduces and analyzes the basic concepts and performance parameters of the antenna, with emphasis on the microstrip antenna. This article describes the analysis of the microstrip antenna and antenna simulation in HFSS simulation and analysis functions, simple microstrip antenna. [Key Words]Microstrip antenna design analysis HFSS
SCE-450C型4.5米天线安装、使用、维护手册 西安航天恒星科技股份有限公司
手册使用说明 : SCE-450C型天线是实现C波段与Ku波段共用的卫星地球站天线。使用时,只需根据不同的使用情况换上C波段馈源或Ku波段馈源即可。 《SCE-450C型4.5米天线安装、使用、维护手册》针对C波段与Ku波段的使用,除了馈源安装方式(附图13A为C波段馈源,13B为Ku波段馈源)和天线电气特性指标不同外,其余内容全部通用。
安全方面的注意事项 安全声明：以下声明适用于本手册的全过程。 在天线安装前必须仔细阅读本手册，并切实按照规定的步 骤及方法进行操作，以保障人身及设备的安全。 1. 必须严格按照要求制作地基，只有在地基达到预定的强度后，方 可对天线进行安装。 2. 在吊装过程中，应注意人员及设备的安全；保证设备在吊装中平 稳。 3. 在无吊车情况下安装，应特别小心，以确保人身及设备的安全。 4. 在首次运行前，应对所有有润滑要求的部件进行润滑。其中，减 速器用指定的润滑油润滑；方位轴、俯仰轴用稀油注入油杯润滑； 丝杠螺母用润滑脂润滑。 5. 在调整限位器工作时，应特别注意不要使丝杠脱出减速器，尤其 是俯仰丝杠脱出减速器将造成天线严重损坏。在方位、俯仰二丝 杠的左,右（或上,下）极限位置限位器安装完毕后，首先进行试 运行，确保限位器工作无误。 6. 天线具有软件和硬件两重限位保护。为确保天线使用安全，在转动 天线时，应使用ACU，并将软件限位设置在硬件限位之前。 7. 手轮用后应取下，并装上蜗杆轴盖，切勿将手轮套在蜗杆轴上， 以免电动时，发生意外事故。 8. 应注意检查波纹喇叭封口材料是否破损或漏水，尤其是在冰雹或 大雨之后，若波纹喇叭口漏水，将影响系统正常工作，严重时造 成HPA或SSPA损坏。若封口材料破损，应及时更换。 一 第页
5. 2.4G PCB 天线设计 本节主要讨论的是2.4G PCB 天线，如果不考虑成本及体积，可以选用其它天线，如贴片天 线（小尺寸、中性能、中成本）或外置的鞭状天线（大尺寸、高性能、高成本），而PCB 天线是最低成本、中等尺寸，只要设计得当又能获得足够性能的天线。 本节中包括三种天线： ◆ 超小型PIFA 天线：用于Nano Dongle 的PCB 天线，由于PCB 空间受限，最大增益会 比其它几种天线小6dB 左右，即工作距离会短一半。由此天线及MCU 做成的完整板子大小为11mm*18mm 左右。 ◆ 正常PIFA 天线：用于Normal Module 的PCB 天线，所占PCB 空间最大，最大增益可 以达到1.5dB ，如PCB 面积足够，建议用此天线。由此天线做成的RF Module 板子大小为15mm*18mm 左右。 ◆ 正常Wiggle 天线：用于Normal Module 的PCB 天线，所占PCB 空间比第二种稍小， 增益也稍差1dB ，可以用于对体积稍有要求的无线终端，如对于空间比较紧凑的无线鼠标等设备。由此天线做成的RF Module 板子大小为13mm*18mm 左右。 5.1. 小尺寸Nano Dongle 用PIFA 天线设计 天线具体尺寸如下图（板材为两层FR4,板厚0.6mm ）： 其中天线线宽A ：0.15mm ；B ：0.25mm ；C ： 0.4mm 图表11 Nano Dongle PIFA 天线
天线性能S11如下，工作频段覆盖整个2.4G ISM 频段 : 图表12 Nano Dongle PIFA 天线S11 2D 和3D 增益如下，该天线最大增益只有－5dB 左右:
西南交通大学2012－2013 学年第( 2 )学期期 中考试试卷 课程代码 3143373 课程名称 天线原理与设计 考试时间 90分钟 阅卷教师签字： 一． 判断题：（20分）（正确标√，错误标?，每题2分） 1． 元天线的方向性系数为1.5。（√） 2． 元天线的远区辐射场是平面波。（?） 3． 在功率方向图中，功率为主瓣最大值一半对应两点所张的 夹角就是主瓣宽度。（√ ） 4． 侧射式天线阵须满足各单元馈电幅度和相位均相等。（√ ） 5． 坡印亭矢量法可以求出天线的辐射阻抗。（? ） 6． 对称振子的平均特性阻抗愈小，其频率特性就愈好。（√ ） 7． 对称振子的谐振长度总是略大于0.25和0.5。（? ） 8． 右旋圆极化天线可以接收左旋圆极化天线发射的信号。 （? ） 9． 要使接收天线接收到的功率达到最大，需满足阻抗匹配和 班 级 学 号 姓 名 密封装订线 密封装订线 密封装订线
极化匹配。（√ ） 10．笼形天线设计增加了阻抗频带宽度。（√ ） 二． 填空题：（30分，每空2分） 1.在场强方向图中，主瓣宽度是指场强大小下降到最大值的（ 0.707 ）倍处对应的两点之间的夹角。 2. 在功率方向图中，主瓣宽度是指功率大小下降到最大值的（ 0.5 ）倍处对应的两点之间的夹角。 3. 在分贝方向图中，主瓣宽度是指场强的分贝值下降到（-3 ）dB 处对应的两点之间的夹角。 4.当2/(1.44)l λ≤时，对称阵子的最大辐射方向在0 90m θ=。 5.当2/ 1.44l λ≤时，对称阵子的最大辐射方向在 (90)m θ=。 6.半波天线的归一化方向图()cos cos 2( )sin F πθθθ ?? ???=， 方向性系数(1.64)D =，输入阻抗(73.142.5)Z j =+Ω。 7.间距为 d 的二元等幅同相(1,0)m α==阵因子 ()cos ,(2cos )a d f πθ θ?λ =。 8.间距为d 的二元等幅反相(1,)m απ==阵因子 ()cos ,(2sin )a d f πθ θ?λ =。 9. 间距为d 的均匀直线式N 元天线阵的阵因子
第一章绪论 一、绪论 1.1 课题的研究背景及意义 自古至今，通信无时无刻不在影响着人们的生活，小到一次社会交际中的简单对话；大到进行太空探索时，人造探测器与地球间的信息交换。可以毫不保留地说，离开了通信技术，我们的 生活将会黯然失色。近年来，随着光纤技术越来越成熟，应用范围越来越广。在广播电视领域， 光纤作为广播电视信号传输的媒体，以光纤网络为基础的网络建设的格局已经形成。光纤传输系统 具有的传输频带宽，容量大，损耗低，串扰小，抗干扰能力强等特点，已成为 城市最可靠的数字电视和数据传输的链路，也是实现直播或两地传送最经常使用的电视传送 方式。随着全球通信业务的迅速发展，作为未来个人通信主要手段的现代通信技 术引起了人们的极大关注，我国在移动通信技术方面投入了巨大的人力物力，我国很多地区的电力通信专用网也基本完成了从主干线向光纤过度的过程。目前，电力系统光纤通信网已成为我国规模较大，发展较为完善的专用通信网，其数据、语音，宽带等业务及电力生产专业业务都是由光纤通信承载，电力系统的生产生活，显然，已离不开光纤通信网。 无线通信现状另一非常活跃的通信技术当属，无线通信技术了。无线通信技术包括了移动通信技术和无线局域网（ WLAN ）技术等两大主要方面。移动通信就目前来讲是 3G时代，数字化和网络化已成为不可逆转的趋势。目前，移动通信已从模拟通信发展到了数字移动通 信阶段。无线局域网可以弥补以光纤通信为主的有线网络的不足，适用于无固定场所，或有线局域网架设受限制的场合，当然，同样也可以作为有线局域网的备用网络系统。WLAN ，目前广泛应用 IEEE802.11 系列标准。其中，工作于 2.4GHZ频段的 820.11可支持 11Mbps 的共享接入速率；而802.11a 采用 5GHZ 频段，速率高达 54Mbps ，它比802.11b 快上五倍，并和 820.11b兼容。给人们的生活工作带来了很大的方便与快捷。 在整个无线通信系统中，用来辐射或接收无线电波的装置成为天线，而通信、雷达、导航、广播、电视等无线电技术设备都是通过无线电波来传递信息的，均 需要有无线电波的辐射和接收，因此，同发射机和接收机一样，天线也是无线电技术设备的一个重要组成部分，其性能的优良对无线通信工程的成败起到重要作用。天线的作用首先在于辐射和接收无线电波，但是能辐射或接收电磁波的东西不一定都能作为天线。任何高频电路，只要不被完全屏蔽，都可以向周围空间或多或少地辐射电磁波，或从周围空间或多或少地接收电磁波，但是任意一个高频电路并不一定能用作天线，因为它的辐射或接收效率可能很低，要能够有效地辐射或接收电磁波，天线在结构和形式上必须满足一定的要求。快速发展的移动通信系统需要的是小型化、宽频带、多功能 (多频段、多极化 )、高性能的天线。微带天线作为天线 家祖的重要一员，经过近几十年的发展，已经取得了可喜的进步，在移动终端中采用内置微带天线，不但可以减小天线对于人体的辐射，还可使手机的外形设计多样化，因此内置微带天线将是未来天线技术的发展方向之一，设计出具有小型化的微带天线不但具有一定的理论价值而且具有重要的应用价值，这也成为当前国际天线界研究的热点之一。
微波技术与天线（重修学习作业） 教材：《微波技术与天线》（第三版），王新稳，李延平，李萍，电子工业出版社，2011 第一章传输线理论 1.1 长线理论 1）了解分布参数电路与传输线方程 2）传输线输入阻抗与反射系数 3）传输线工作状态分析，Smith圆图 4）传输线的阻抗匹配 1.2 波导与同轴线 1）导波系统一般分析，波导传输线 2）矩形波导，TE10模分析 学习重点： 1）传输线分析与计算，输入阻抗与驻波分析（习题1-7，1-8，1-10，1-45，1-46）2）阻抗匹配分析与设计；（习题1-21） 3）波导截止模式，矩形波导，TE10模分析；（习题1-25，1-30） 4）矩形波导传输模式与工作参数，矩形波导设计与分析；（习题1-49，1-50） 书本：26页，例1-2；28页，例1-4；40页，例1-10； 第二章微波网络 1）了解网络概念，微波元件等效网络； 2）散射矩阵S；双端口网络传输散射矩阵，工作特性参数 学习重点：1）无耗互易网络S参数， 2）S参数测量；（习题2-11，2-17，书本：105-107页） 第三章微波元件 1）阻抗匹配与变换元件 2）定向耦合元件，匹配双T 3）微波谐振器 学习重点：1）阻抗匹配；（习题3-2）；矩形谐振器；（习题3-28） 2）定向器（习题3-17）；匹配双T（习题3-21）； 书本：152页，例3-6； 第四章天线基本理论 1）了解基本振子的辐射场； 2）对称振子的辐射场 3）发射天线的电参数； 4）接收天线理论；自由空间电波传播 学习重点：1）对称振子方向图（习题4-9）； 2）天线电参数（习题4-20）；电波传播与接收天线理论（习题4-28） 书本：198页，例4-2；199页，例4-3；
燕山大学 课程设计说明书 题目: 基于ADS的矩形微带贴片天线的设计 学院（系）：理学院 年级专业：电子信息科学与技术13 学号： 学生姓名：张凤麒任春宇 指导教师：徐天赋 教师职称：副教授 燕山大学课程设计（论文）任务书 院（系）：理学院基层教学单位：电子信息科学与技术13
说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。年月日燕山大学课程设计评审意见表
基于ADS的矩形微带贴片天线设计 The Design of Rectangular microstrip patch antenna with ADS 摘要：本文研究了通信系统中的矩形微带贴片天线。首先介绍了矩形微带贴片的背景及微带馈电的设计考虑。使用了安捷伦辅助仿真工具ADS对2GHz矩形微带贴片天线结构及相应的参数进行了设置仿真及优化，尽可能达到其相应的技术指标。 Abstract：This paper studies the rectangular microstrip patch antenna in communication system. Firstly, the background of rectangular microstrip patch and the design considerations of microstrip feed are introduced. The microstrip patch antenna structure and corresponding parameters of 2GHz rectangular microstrip patch antenna are simulated and optimized by ADS, and the corresponding technical index is reached as far as possible. 关键词：矩形微带贴片天线 ADS 设计 Keyword：Rectangular microstrip patch antenna ADS design 一.矩形微带贴片天线的背景 微带贴片天线由于具有质量轻、体积小，易于制造等优点，现今已经广泛应用于个人无线通信中。微带贴片天线由接地板、介质基片和介质基片上的辐射贴片构成的，其中辐射贴片可以是任意的几何形状，但是只有有限的几何形状能计算出辐射特性，比如矩形，圆形，椭圆形，三角形、半圆形、正方形等比较规则的几何形状，其中矩形和圆形贴片的研究最多，可以作为单独的天线使用也可以作为阵元使用。当然在实际应用中，也有矩形和圆形贴片达不到要求的情况，这就促使了人们对各种几何形状微带贴片天线的研究。本文选用矩形贴片来研究微带天线。