微带天线设计报告PPT课件

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微带天线课件.76页PPT

39、没有不老的誓言，没有不变的承诺，踏上旅途，义无反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识的人，决不会坚韧勤勉。
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
微带天线课件.
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只在愚人的字典中找得到。--拿破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突破，不要嫉妒要欣赏，不要托延要积极，不要心动要行动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要素。(注意：传统观念认为勤奋和机会是成功的要素，但是经过统计学和成功人士的分析得出，乐观是成

实验五-微带天线设计_图文_图文

• 把Layout层映射到金属层，也就是把Cond层粘贴到Sub介质板上，如下图所示，选择“Layout Layer”标签，在“Name”下拉列表中选择贴片所在的Layout层 cond，单击【Strip】按钮完成贴片的粘贴。设置金属层参数，单击【Applay】，然后单击“OK”
（4）添加端口
end Zt=sqrt(50*Zin) %计话框
优化目标对话框
• 进行优化仿真，下图为优化后的仿真结果。
• 打开前面仿真过的微带贴片的Layout文件，按照原理图尺寸在Layout中划出匹配结的图形，然后设置板材参数，插入端口。
• S参数仿真。中心频率还是发生了偏移！改进方法：减少匹配线长度，减少贴片长度
板材参数：
H:基板厚度(1.5 mm)，
Er:基板相对介电常数(2.65)
Mur:磁导率(1)，
Cond:金属电导率(5.88E+7)
Hu:封装高度(1.0e+33 mm)， T:金属层厚度(0.035 mm)
TanD:损耗角正切(1e-4)， Roungh:表面粗糙度(0 mm)
报告要求：
（1）简单叙述微带天线工作原理；（2）给出微带天线的版图尺寸；（3）给出版图仿真结果，并对其结果进行分析；（4）制作该天线，进行测试，给出天线的驻波测试结果，分析误差原因。
使天线辐射尽可能多的功率,必须使天线与空气匹配,输入驻波比尽可能小。阻抗、驻波比与反射系数的关系为
(5) 辐射效率 Pr为天线辐射出的功率,单位为W；Pi为馈入天线的功率，单位为W 。天线增益、方向性系数和辐射效率的关系： (6) 半功率角
(a) 按电场定义； (b) 按功率定义
1.3 常见的天线类型

微带天线PPT教材

间接馈电法：与贴片无直接接触，主要是电磁耦合法

馈电技术直接影响到天线的阻抗特性
微带天线的设计

微带天线的主要参数
方向图、增益、波瓣宽度、辐射电阻、损耗、效率输入阻抗带宽、品质因数

微带天线的设计

微带天线的主要分析方法
传输线模型法谐振腔模型法全波模型法即矩量法，有限元法

微带天线
尽管微带天线的研究思想可以追溯到1953年，但是直到七十年代初期才被人们所重视。微带天线是在微带电路出现后发展起来的一种新型天线。从七十年代中期开始，从理论、技术到应用对这种天线进行了大量的研究，至今势头不减。微带天线主要用在微波、毫米波段。
微带天线的结构及微带电路

微带天线由一块厚度远小于波长的介质板（称为介质基片）和覆盖在它的上、下两个面上的金属片构成。其中，下面完全覆盖介质板的金属片称为接地板；上面的金属片如果尺寸可以和波长相比拟，则称为辐射元；如果上面的金属是长窄带，就构成了微带传输线
微带天线的优缺点

体积小，重量轻，低剖面，性能多样化，不同设计的微带元，其最大辐射方向可以在边射到端射的范围内调整，易于得到各种极化方式，特殊设计的微带天线可以再多频方式下工作能和有源器件、电路集成为一个统一的组件，因此适合大规模生产，简化了整机的制作和调试，大大降低了成本

相对带宽窄（高Q值），特别是谐振式的微带天线损耗较大，效率较低，这类似于微带电路，特别是行波微带天线，在匹配负载上有较大的损耗单个微带天线的功率容量较小介质基片对性能的影响大
RFID中的微带天线

微带天线PPT

微带天线
尽管微带天线的研究思想可以追溯到1953年，但是直到七十年代初期才被人们所重视。微带天线是在微带电路出现后发展起来的一种新型天线。从七十年代中期开始，从理论、技术到应用对这种天线进行了大量的研究，至今势头不减。微带天线主要用在微波、毫米波段。
微带天线的结构及微带电路

微带天线由一块厚度远小于波长的介质板（称为介质基片）和覆盖在它的上、下两个面上的金属片构成。其中，下面完全覆盖介质板的金属片称为接地板；上面的金属片如果尺寸可以和波长相比拟，则称为辐射元；如果上面的金属是长窄带，就构成了微带传输线
微带电路：是微波电路的一种。它是一种微波信号的传输线。类似于波导。只是它做在印制电路板上的带状电路。
微带天线的分类

微带贴片天线：导体贴片通常是规则形状的面积单元微带振子天线：它是一个窄长的条状薄片振子微带线型天线：它利用微带线的某种形变来形成辐射微带缝隙天线：它利用开在接地板上的缝隙，由介质基片另一侧的微带线或其他馈线对其馈电
微带天线的工作原理

微带天线的辐射机理实际上是高频的电磁泄漏。一个微波电路如果不是被导体完全封闭，电路中的不连续处就会产生电磁辐射。例如微带电路的开路端，结构尺寸的突变、折弯等不连续处也会产生电磁辐射（泄漏）。当频率较低时，这些部分的电尺寸很小，因此电磁泄漏小；但随着频率的增高，电尺寸增大，泄漏就大。再经过特殊设计，即放大尺寸做成贴片状，并使其工作在谐振状态。辐射就明显增强，辐射效率就大大提高，而成为有效的天线。
间接馈电法：与贴片无直接接触，主要是电磁耦合法

馈电技术直接影响到天线的阻抗特性
微带天线的设计

微带天线的主要参数

11-微带天线设计

kT0 f
图9-1 混频器热噪声谱
m
式中 f——中频放大器频带宽度；m——混频器变频损耗；T0——环境温度， T0 = 293K。（2）由于热噪声是均匀白色频谱，因此在镜频 fi 附近f 内的热噪声与本振频率 fp 之差为中频，也将变换成中频噪声输出，如图 9-1 所示。这部分噪声功率也是 kT0f／m。（3 ）混频器内部损耗电阻热噪声以及混频器电流的散弹噪声，还有本机振荡器所携带相位噪声都将变换成输出噪声。这部分噪声可用 Pnd 表示。这三部分噪声功率在混频器输出端相互叠加构成混频器输出端总噪声功率 Pno

可以看出，管芯结损耗随工作频率而增加，也随 Rs 和 Cj 而增加。表示二极管损耗的另一个参数是截止频率 fc 为
图9-2 混频管芯等效电路
fc
通常，混频管的截止频率 fc 要足够高，希望达到 f c 10 ~ 20 f s 。比如 fc = 20fs 时，将有 rmin = 0.4dB。根据实际经验，硅混频二极管的结损耗最低点相应的本振功率大约为 1~2mW，砷化镓混频二极管最小结损耗相应的本振功率约为 3~5mW。
第九讲
混频器设计
1
重要性：混频器是微波集成电路接收系统中必不可少的部件。不论是微波通信、雷达、遥控、遥感、还是侦察与电子对抗，以及许多微波测量系统，都必须把微波信号用混频器降到中低频来进行处理。集成电路混频器是主流：主要是因为集成式混频器体积小，性能稳定可靠，设计技术成熟，而且结构灵活多样，可以适合各种特殊应用。采用肖特基势垒二极管做变频元件：虽然二极管混频必不可免有变频损耗，但是它结构简单，便于集成化，工作频带宽，可能达到几个甚至几十个倍频程。它的噪声较低而且工作稳定，动态范围大，不容易出现饱和。电路结构形式：混频器有单管式混频，两管平衡式混频和多管式混频。单管混频只用一支二极管，结构简单，成本低，但噪声高，抑制干扰能力差，在要求不高处可以采用；平衡式混频器借助于平衡电桥可使本机振荡器的噪声抵消，因而噪声性能得到改善，电桥又使信号与本振之间达到良好隔离，因此平衡混频器是最普遍采用的形式；还有多二极管的混频器，比如管堆式双平衡混频器，镜频抑制混频器等是为特殊要求而设计的，可用于多倍频程设备、镜频能量回收或自动抑制镜频干扰等。

第五讲微带天线

School of Electronic Engineering
微带天线的结构和特点
School of Electronic Engineering
图1 微带天线形式
（a）微带贴片天线（b）微带振子天线（c）微带线性天线（d）微带缝隙天线
EMW Propagation Engineering
EMW Propagation Engineering
School of Electronic Engineering
微带天线的结构和特点
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。其基片厚度与波长相比一般很小，因而它实现了一维小型化。导体贴片一般是规则形状的面积单元，如图2中所示的矩形、圆形或圆环形薄片等；也可以是窄长条形的薄片振子，此时形成的天线便称为微带振子天线，如图1 （b）所示。如果利用微带线的某种变形（如直角弯头、弧形弯曲等）来产生辐射，便称为微带线性天线，如图1 （c）所示，这种天线大多沿线传输行波，它们又称为微带行波天线。还可利用开在接地板上的缝隙来产生辐射，此时由介质基片另一侧的微带线或其它馈线对其馈电。这种单元形成的天线称为微带缝隙天线或微带开槽天线。如图1（d）所示。除此四种单元及其阵列之外，还有一些变形、混合 EMW Propagation Engineering 型或其它形式。
EMW Propagation Engineering
第五讲微带天线
2012,f Electronic Engineering
微带天线的结构和特点微带天线的传输线模型微带天线的腔体模型微带天线的全波设计
EMW Propagation Engineering
微带天线的结构和特点

《微带天线》天线设计32页PPT

《微带天线》天线设计
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们就不再配享受自由了。—— 毕达哥拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的利益，而是为了公共的利益；一部分靠有害的强制，一部分靠榜样的效力。 ——格老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话，那么法律作为一件无用之物自ຫໍສະໝຸດ 就会消灭。— —洛克▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
32
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞罗
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子

《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

微带传输线《微波技术与天线》课件典型实例

微带传输线《微波技术与天线》课件典型实例
• 微带传输线概述 • 微带传输线的分类 • 微带传输线的性能参数 • 微带传输线的应用实例 • 微带传输线的未来发展
01
微带传输线概述
定义与特点
定义
微带传输线是一种在介质基片上制作的一维传输线结构，通常由金属导带和接地板组成。
特点
具有较小的体积和重量，易于集成到微波集成电路中，成本较低，适用于高频信号传输。
工作原理
电磁波在微带导带和接地板之间传播，通过导带和接地板之间的电容效应实现信号的传输。
导带和接地板之间的电场主要集中在导带与接地板之间的狭缝中，磁场则主要集中在导带附近。
随着频率的升高，电磁波的传播常数增大，导致相位速度减小，从而产生相位失真。
应用场景
01
02
03
微波集成电路
微带传输线广泛应用于微波集成电路中，作为信号传输线、元件间连接线等。
传播常数
总结词
传播常数是描述微带传输线中电磁波传播特性的参数，它由相位常数和衰减常数组成。
详细描述
传播常数是描述微带传输线中电磁波传播行为的参数，它由相位常数和衰减常数组成。相位常数决定了电磁波在传输线中的相速度和相位移，而衰减常数则表示电磁波在传输过程中的能量损失。传播常数是微带传输线设计中的关键参数，它影响着信号的传输距
离和信号质量。
损耗
总结词
损耗是微带传输线中信号能量损失的参数，主要包括导体损耗、介质损耗和辐射损耗。
详细描述
损耗是微带传输线设计中必须考虑的重要参数。在信号传输过程中，由于导体电阻、电介质损耗以及辐射等因素，信号能量会逐渐损失。导体损耗主要是由于传输线中导体的电阻引起的能量损失；介质损耗是由于电介质材料的损耗引起的能量损失；而辐射损耗则是由于传输线中电磁波向空间辐射引起的能量损失。了解和减小这些损耗是提高微波传输系统性能的关键。

天线原理与设计—第九章微带天线 PPT

矩形微带天线的辐射功率
缝隙辐射功率为
定义缝隙两端间有一辐射电导Gr，它所损耗的功率等于缝的辐射功率：
于是，辐射电导
9.1 微带天线
9.1 微带天线
侧馈矩形微带天线的等效电路
9.1 微带天线
Jackson近似公式
辐射电阻频带宽度天线的有效高度
9.1 微带天线
有效口径
9.1 微带天线
微带天线的基本形式
微带天线阵
9.2 微带天线阵
9.3 微带行波天线
微带行波天线
用各种形状的弯曲微带线，在其终端接匹配负载，则在线上形成行波。
微带天线
微带天线
9.1 微带天线
与普通天线相比，微带的优点： ♣剖面薄，体积小，重量轻，易共形。 ♣适合于用印刷电路技术大量生产，成本低。 ♣易于与有源器件集成，构成有源集成天线。 ♣易于实现圆极化、多频段、双极化等。
与普通天线相比，微带天线的缺点：
♣频带窄（相对带宽一般为1-5%）。 ♣辐射区只限于半个平面。 ♣有导体和介质损耗，并且激励表面波，导致辐射效率低。 ♣功率容量较小。
单缝的辐射
单缝的等效磁流为
9.1 微带天线
单缝的辐射场为
9.1 微带天线
矩形微带天线的辐射场
以相距d=l的二元阵因子乘以单缝的辐射场，便
可以得到矩形微带天线的辐射场：
由பைடு நூலகம்式可得两个主平面的方向函数：
9.1 微带天线
取w=1cm，l=3.05cm，f=3.1GHz，计算得到的
方向图：
9.1 微带天线
9.1 微带天线
不同的微带天线结构
9.1 微带天线
矩形微带天线的基本结构：
9.1 微带天线
微带天线的辐射原理

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显然，即辐射电阻越大，天线的辐射能力越强。
由上述定义得辐射电阻与辐射功率的关系为
P
1 2
I
Байду номын сангаас2 m
R
仿照引入辐射电阻的办法，损耗电阻 R1为
R1
2 P1
I
2 m
将上述两式代入效率公式，得天线效率为
即辐射电阻为
R
2 P
I
2 m
A
R R R1
1 1 R1
R
可见，要提高天线效率，应尽可能提高 R，降低 R1。
描述天线特性的主要参数
3
与天线方向性有关参数：方向性函数或方向图
离开天线一定距离处，描述天线辐射的电磁场强度在空间的相
对分布的数学表达式，称为天线的方向性函数；
把方向性函数用图形表示出来，就是方向图。
最大辐射波束通常称为方向图的主瓣。主瓣旁边的几个小的波
束叫旁瓣。
为了方便对各种天线的方向图进行比较，就需要规定一些表示
在天线很多应用场合，远区场的假设都是成立的。远区场假设为我们分析研究天线辐射的场带来很大方便。这里所谓很远很远都是以波长来计量的。
微带天线的优缺点及应用 9
同常规的微波天线相比，微带天线具有一些优点。因而，在大约从 100MHz到50GHz的宽频带上获得了大量的应用。与通常的微波天线相比，微带天线的一些主要优点是：重量轻、体积小、剖面薄的平面结构，可以做成共形天线；制造成本低，易于大量生产；可以做得很薄，因此，不扰动装载的宇宙飞船的空气动力学性能；无需作大的变动，天线就能很容易地装在导弹、火箭和卫星上；天线的散射截面较小；稍稍改变馈电位置就可以获得线极化和圆极化（左旋和右旋）；比较容易制成双频率工作的天线；不需要背腔；微带天线适合于组合式设计（固体器件，如振荡器、放大器、可变衰减器、开关、调制器、混频器、移相器等可以直接加到天线基片上）；馈线和匹配网络可以和天线结构同时制作。
布。这种情况下天线增益与天线方向性相等。
G
GD
4 B
理
想
天
线
的
辐
射
波
束
立
体
角
B
及波束宽度 B
波束宽度与旁瓣电平
5
实际天线的辐射功率有时并不限制在一个波束中，在
一个波束内也非均匀分布。在波束中心辐射强度最大，
偏离波束中心，辐射强度减小。辐射强度减小到3db时
的立体角即定义为B。波束宽度B与立体角B关系为
第三讲微带天线设计
1
本讲座关于微带天线设计理论取自“微带天线”（美 I.J.P.布哈蒂亚著，梁联倬等译，1985年电子工业出版社），虽然最新资料没有反映，但基本概念仍是有用的。国内也有几本微带天线的书，很多内容也取自鲍尔的著作，故本讲座关于微带天线设计理论部分就参考鲍尔一书。至于本讲座后面推荐的微带天线设计软件是否用了鲍尔的有关公式，我们并不十分关心，比如Sonnet软件依据的是矩量法。不同的设计软件有不同的特色，所依据的设计公式、方法有差别，有兴趣的读者最好参阅相关的文献。
极化特性、频带宽度与输入阻抗 7
极化特性是指天线在最大辐射方向上电场矢量的方向随时间变化的规律。按天线所辐射的电场的极化形式，可将天线分为线极化天线、圆极化天线和椭圆极化天线。线极化又可分为水平极化和垂直极化；圆极化和椭圆极化都可分为左旋和右旋。
输入阻抗与电压驻波比：
天线的输入阻抗等于传输线的特性阻抗，才能使天线获得最大功率。
B
4
2 B
旁瓣电平
旁瓣电平是指主瓣最近且电平最高的
第一旁瓣电平，一般以分贝表示。方向图的旁瓣区一般是不需要辐射的区域，其电平应尽可能的低。
天线效率与辐射电阻
6
天线效率A 定义为，
A
P Pi
P P P1
式中， Pi为输入功率； P1 为欧姆损耗； P为辐射功率天线的辐射电阻 R 用来度量天线辐射功率的能力，它是一个虚拟的量，定义如下：设有一个电阻 R，当通过它的电流等于天线上的最大电流时，其损耗的功率就等于辐射功率。
天线的互易性与远区场定义 8
多数天线具有互易性，即天线在发射模式和接收模式具有相同的方向性。
如果一给定天线工作在发射模式，A方向辐射电磁波的能力比B 方向强100倍，那末该天线工作于接收模式时，接收A方向辐射来的电磁波灵敏度比B方向也强100倍。
本章以后讨论的天线都是互易的。
如果所观测点离开波源很远、很远，波源可近似为点源。从点源辐射的波其波阵面是球面。因为观测点离开点源很远很远，在观察者所在的局部区域，其波阵面可近似为平面，当作平面波处理。符合这一条件的场通常称为远区场。
方向图特性的参数，这些参数有：天线增益G（或方向性GD）、
波束宽度（或主瓣宽度）、旁瓣电平等。
b
2．天线效率
3．极化特性
4．频带宽度
5．输入阻抗
图8-3
天线增益G与方向性GD
4
天线增益是在波阵面某一给定方向天线辐射强度的量度，它是被研究天线在最大辐射方向的辐
射强度与被研究天线具有同等输入功率的各向同性天线在同一点所产生的最大辐射强度之比
天线举例
2
天线大体可分为线天线和口径天线两类。
移动通信用的VHF、UHF天线，大多是以对称振子为基础而发展的各种型式的线天线，卫星地面站接收卫星信号大多用抛物面天线（口径天线）。
天线的特征与天线的形状、大小及构成材料有关。天线的大小一般以天线发射或接收电磁波的波长来计量。因为工作于波长 = 2m的长为1m的偶极子天线的辐射特性与工作于波长 = 2cm的长为1cm的偶极子天线是相同的。
当天线工作频率偏离设计频率时，天线与传输线的匹配变坏，致使传输线上电压驻波比增大，天线效率降低。因此在实际应用中，还引入电压驻波比参数，并且驻波比不能大于某一规定值。
天线的电参数都与频率有关，当工作频率偏离设计频率时，往往要引起天线参数的变化。当工作频率变化时，天线的有关电参数不应超出规定的范围，这一频率范围称为频带宽度，简称为天线的带宽。
单位立体角最大辐射功率
G
馈入天线总功率
4
天线方向性 GD 与天线增益 G 类似但与天线增益定义略有不同。
单位立体角最大辐射功率
GD
总的辐射功率
4
因为天线总有损耗，天线辐射功率比馈入功率总要小一些，所以天线增益总要比天线方向性小
一些。理想天线能把全部馈入天线的功率限制在某一立体角 B 内辐射出去，且在 B 立体角内均匀分