微波天线课程设计56GHz微带天线设计(不同切角)教材

《微波技术与天线》课程教学标准目录一、课程名称二、适用专业三、必备基础知识四、课程的地位和作用五、主要教学内容描述六、重点和难点七、内容及要求模块一：电磁场理论基础1、教学内容2、教学要求3、教学手段及方法模块二：微波技术1、教学内容2、教学要求3、教学手段及方法模块三：天线技术1、教学内容2、教学要求3、教学手段及方法模块四：电波传播1、教学内容2、教学要求3、教学手段及方法八、说明1、建议使用教材和参考资料2、模块学时分配3、考核方法及手段4、注意事项5、其他说明一、课程名称：微波技术与天线二、适用专业：通信技术、通信网络与设备、移动通信技术、电子信息工程技术等通信工程系各专业。

三、必备基础知识1．应当学习的课程（1）高等数学知识（2）普通物理知识（3）电路分析基础（4）低频电子线路（5）高频电子线路（6）数字电子线路2．应当掌握的基本知识（1）微积分知识（2）矢量代数知识（3）极坐标与球坐标知识（4）场与场论知识（5）电磁波的相关知识（6）麦克方程组知识3．应当具有的技能（1）电路安装与调试技能（2）通信设备的使用技能（3）通信网络的安装与调试技能（4）电路的安装与调试技能四、课程的地位和作用1、课程的地位《微波技术与天线》是通信工程系通信技术、通信网络与设备、移动通信技术、电子信息工程技术等各专业的一门专业方向课程。

2、课程的作用《微波技术与天线》是通信技术专业的主要专业基础课之一，是现代通信工程技术人员必备的知识。

微波技术、天线技术与电波传播是无线通信系统的三个重要环节。

本课程的任务是理解麦克斯韦方程组，了解电磁波的形成、分类与极化；了解天线在无线通信系统中作用以及天线的分类；熟悉天线辐射的基本原理；熟悉发射天线与接收天线的主要特性参数；熟悉对称天线、折合天线、引向天线、电视发射天线、移动通信基站天线等线天线的结构、特点、工作原理与安装调试方法；熟悉螺旋天线、对数周期天线等宽频带天线的结构、特点、工作原理与安装调试方法；熟悉天线阵的原理、分类以及辐射特性；熟悉缝隙天线与微带天线的结构、主要特点、辐射原理与方向特性；熟悉喇叭天线、抛物面天线、卡塞格伦天线等面天线的结构、主要特点、辐射原理与方向特性；熟悉各种天线的安装、调试与测试技术；熟悉地波传播、天波传播与视距传播等电波传播知识；熟悉均匀传输线、波导、微波集成传输线、微波网络与微波元器件等微波技术知识。

课程设计报告实验名称：微波技术与天线实验题目：①三角形贴片天线设计②魔T的设计实验地点：跨越机房专业班级：电信学号：200学生姓名：指导教师：2013年6月20号三角形贴片天线设计一、微带天线相关背景和三角形贴片天线相关机理：1、微带天线的发展：自从 20 世纪 70 年代中期微带天线理论得到大的发展以来，由于微带天线体积小、重量轻、馈电方式灵活、成本低、易于与目标共形等优点而深受人们亲睐，在移动通信（GSM）、卫星通信、全球卫星定位系统（GPS）等领域得到广泛的应用。

2、微带天线的辐射机理：微带天线是在带有导体接地板的介质基片上贴加导体薄片而形成的天线。

它利用微带线或同轴线等馈线馈电（本课设中用到），在导体贴片与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。

通常介质基片的厚度与波长相比是很小的，属于电小天线的一类。

如下图（a）（b）：3、本次课设研究内容“三角形微带贴片天线”介绍:在不同形状的微带贴片天线中，矩形和圆形是主要的。

三角形微带贴片天线与矩形微带天线具有类似的场结构和谐振频率，可是相对贴片面积则小的多，实际应用中可以满足天线贴片小型化等某些特殊的性能要求。

无源等边三角形天线首先由Helszajn and James和Bahl and Bhartia用腔模理论来分析。

然后由Keuster and Chang 用几何光学理论来分析。

而实验研究则由Dahele and Lee提出。

4、三角形微带贴片天线中使用的馈电技术——同轴线馈电：同轴线馈电就是将同轴插座安装在印刷电路板的背面，而同轴线内导体接在天线导体上。

其简化处理是略去磁流的作用，并用中心位于圆柱中心轴的电流片来等效电流柱。

一种更严格的处理，是把接地板上的同轴开口作为TEM 波的激励源，而把圆柱探针的效应按边界条件来处理。

对指定的模，同轴馈电点的位置可由经验去找，以便产生较好的匹配。

由工作于主模的矩形微带天线的场结构可知，沿长度方向谐振输入电阻从侧馈时的最大值到中心时变为零，即，式中为侧馈时的输入电阻，是背馈点离侧馈边的距离，于是通过实验方法可以方便地在某一个处实现与50Ω馈电线的匹配，无需附加阻抗变换器。

实验一 微波发送系统电路组成及介绍一、实验目的1、了解射频前端发射器的基本结构与主要设计参数。

2、利用实验模组的实际测量了解射频前端发射器的特性。

二、原理分析微波电视传输系统是一套短距离、点对点的微波电视发送和接收系统，它将现场摄得的电视视频、音频信号以微波方式传送，再向电视中心站或有线电视站发送。

三、实验框图四、实验设备五、主要技术指标1. 一路电视图像信号和一路拌音信号。

系统可多路组合使用；2. 传输距离优于4km;（开阔无阻挡）图1-1微波电视传输系统方框图3. 工作频率S波段（2.1-2.7GHz），频率点可由用户选定；4. 发射机输出功率≥100mW;10 ;5. 频率稳定度：5×67. 视频输入/输出电平：1V(75Ω);8．视频调制方式：FM9. 音频输入/输出电平：2.2V(p-p) (600Ω不平衡)；10．音频调制方式：FM-FM11．频带宽度：27MHz12. 微分增益：≤±3%;13. 微分相位：≤±2°;14. 工作电源：发射机：+12V一体化电池可充电电池连续工作10小时以上；六、实验步骤和方法⑴如图所示，接好视频信号发生器和微波调制器的发射支路，如有可能测量微波发射频谱特性。

⑵将接收支路连接好，在图像监视器上应能看到较大的调频雪花噪声颗粒。

⑶对接受机进行调谐，选择频道，首先调出图像信号，然后对伴音信号进行调谐，是伴音信号清晰悦耳。

⑷如图所示，按微波数字信号传输系统方框图进行连接，发射端接上数字信号发生器，接受端接上示波器观察接收数字信号波形。

七、实验预习要求1、预习放大器、滤波器、混频器和功率放大器的原理的理论知识。

2、预习放大器、滤波器、混频器和功率放大器的设计原理。

八、实验报告要求1、画出实验系统的连接方框图并叙述实验原理。

2、调谐不同的频段，观察输出端实验现象。

3、写出实验的心得体会。

实验二 微波接收系统电路组成及介绍一、实验目的1、了解射频前端发射器的基本结构与主要设计参数。

微波技术与天线课程设计(总10页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除魔Ｔ的设计１概述无论在那个频段工作的电子设备，都需要各种功能的元器件。

微波系统也有各种无源、有源元器件，它们的功能是对微波信号进行必要的处理或变换，是微波系统的重要组成部分。

微波元器件按照性质可分为线性互易元器件、线性非互易元器件以及线性元器件三类。

其中线性互易元器件只对微波信号进行线性变换而不改变频率特性，并满足互易定理，主要包括各种微波连接匹配元件、功率分配元器件、微波滤波器件及微波谐振器件等。

功率分配元器件可以将一路微波功率按比例分成几路，主要包括：定向耦合器、功率分配器及各种微波分支器。

2 波导分支器简介将微波能量从主波导中分路接出的元件成为波导分支器，它是微波功率分配器件的一种，常用的波导分支器有E面T型分支、H面T型分支和匹配双T。

E-T分支： E面T型分支器是在主波导宽边面上的分支，其轴线平行于主波导的10T E模的电场方向。

E-T分支相当于分支波导与主波导串联。

H-T分支是在主波导窄边面上的分支，其轴线平行于主波导10T E模的磁场方向。

H-T分支相当于并联于主波导的分支线。

匹配双T：将E-T分支和H-T分支合并，并在接头内加匹配以消除各路的反射，则构成匹配双Ｔ，也称为魔T。

3 整体设计设计目的(1) 学习设计波导分支器的方法；(2) 掌握魔T的设计方法及其S参数及场分布图的分析。

(3) 掌握HFSS10软件，加强对相关知识的理解，提高在射频领域的应用能力。

设计任务基于微波元器件的理论级，设计一个魔T，查看魔Ｔ放入S参数并分析场分布图。

设计原理将E-T分支和H-T分支合并,并在接头内加匹配以消除各路的反射,则构成匹配双T,如图1所示,它有以下特征:1.四个端口完全匹配.2.端口“①、②”对称，即有11S = 22S 。

3.当端口“③”输入，端口“①、②”有等辐同相波输出，端口“④”隔离。

一、教学目标1. 知识目标：- 掌握天线的基本原理、分类、性能指标及设计方法。

- 理解天线在通信、雷达、卫星等领域的应用。

- 学习天线仿真软件的基本操作和常用功能。

2. 技能目标：- 能够独立设计并分析简单天线结构。

- 能够运用仿真软件进行天线性能的预测和分析。

- 具备一定的实验操作能力，能够进行天线测试。

3. 素质目标：- 培养学生的创新思维和解决问题的能力。

- 增强学生的团队合作精神和沟通能力。

- 提高学生的科研素养和学术道德。

二、教学内容1. 天线基本原理- 电磁场理论- 电磁波传播- 天线辐射机理2. 天线分类与性能指标- 按频率分类：低频、中频、高频、微波、毫米波等 - 按形状分类：偶极子、环状、盘状、喇叭等- 天线增益、方向性、阻抗匹配、带宽等性能指标3. 天线设计方法- 经验设计法- 优化设计法- 仿真设计法4. 天线仿真软件操作- HFSS、CST、FEKO等天线仿真软件的使用5. 天线实验与测试- 天线测量设备与测试方法- 天线测试结果分析三、教学过程1. 理论教学- 采用多媒体课件进行授课，结合实例讲解，提高学生的学习兴趣。

- 邀请相关领域的专家进行讲座，拓宽学生的视野。

2. 实验教学- 建立天线实验室，配备必要的实验设备和仪器。

- 学生分组进行实验，锻炼实验操作能力。

- 指导学生分析实验数据，提高数据分析能力。

3. 仿真教学- 引导学生掌握天线仿真软件的使用方法。

- 通过仿真实验，验证理论知识，提高设计能力。

4. 课程设计- 学生自主设计天线，并进行仿真和实验验证。

- 教师点评和指导，提高学生的创新思维和设计能力。

5. 毕业论文- 学生选择天线研发课题，撰写毕业论文。

- 教师指导学生完成论文，提高学生的科研素养。

四、教学评价1. 平时成绩- 考察学生在课堂表现、实验操作、仿真实验等方面的能力。

2. 期末考试- 考察学生对天线基本理论、设计方法、仿真软件等方面的掌握程度。

《微波与天线》课程教学大纲一、课程基本信息1、课程代码：ES3262、课程名称：微波与天线/Microwave Techniques and Antennas3、学时/学分：63学时/3.5学分4、先修课程：工程数学、普通物理、电路基础、电磁场与波5、面向对象：电子信息类各专业本科生6、开课院（系）、教研室：电子信息与电气工程学院（电子工程系）、电磁场与微波技术教研室7、教材、教学参考书：教材：《微波技术与天线（修订版）》，赵姚同、周希朗，东南大学出版社，1995。

参考书：《微波工程基础》，R.E.柯林，吕继尧译，人民邮电出版社，1981年。

微波原理，鲍家善等，高等教育出版社，1985年。

二、本课程的性质和任务本课程是通信工程、电子科学与技术本科专业的一门重要的学科基础课，是在学习了“电路基础”和“电磁场与电磁波”等课程基础上，深入学习无线电频谱中极为重要波段 微波领域的重要科目，是理论与工程性、实践性较强的课程。

要求学生掌握微波技术与天线的基本概念、基本理论及主要分析计算方法。

为后续课程打下必要的理论基础，并具有将微波和天线技术应用于实际的能力。

三、教学内容和要求本课程主要内容包括传输线理论、规则金属波导、微波集成介质传输系统、微波谐振器、微波网络基础、微波无源元件、天线辐射与接收的理论基础、线天线和面天线。

通过学习，要求学生以导行波和导模概念贯穿全书，围绕规则导行波系统理论基础和微波电路元件理论基础，全面掌握微波技术的基础理论、基本技术和基本方法，特别掌握好基本概念；通过天线原理的基本概念、基本原理和基本方法的学习，了解天线系统的性能，掌握提出问题、分析问题、解决问题的方法、为研究设计天线系统打下良好的基础。

课程内容如下：第一章绪论(2)1、微波波段的划分及其特点2、微波的应用3、天线的功能及分类4、微波技术与天线课程的基本内容要求：掌握微波的概念及其特点，微波技术的发展和应用领域。

第二章传输线理论(10)1、传输线的分布参数及其等效电路2、传输线方程及其求解3、输入阻抗和反射参数4、均匀无耗传输线端接不同负载时的工作状态5、传输线的传输功率6、圆图7、传输线的阻抗匹配8、传输线上的瞬态现象要求：能采用路的分析方法，导出用电压、电流表示的传输线的基本方程；在假定电压、电流时谐变化情况下求其稳态解，并对传输线的传输特性和工作状态予以讨论；能熟练地运用圆图进行阻抗计算和阻抗匹配。

微带天线的仿真设计一、设计目的及技术指标学习和掌握HFSS软件，加强对相关知识的理解和掌握。

本设计就是基于微带贴片天线基础理论以及熟练掌握HFSS10仿真软件基础上，设计一个右手圆极化矩形贴片天线，其工作频率为2.45GHZ。

创建切角，并设馈电位置在（-8,0,0），探针半径dx:0,dy:0,dz:5；端口面位置（-8，0,0），半径dx:1.5,dy:0,dz:0。

二、设计原理1、微带天线的结构微带天线是由一块厚度远小于波长的介质板（成为介质基片）和（用印刷电路或微波集成技术）覆盖在他的两面上的金属片构成的，其中完全覆盖介质板一片称为接触板，而尺寸可以和波长想比拟的另一片称为辐射元。

微带天线的馈电方式分为两种，如图所示。

一种是侧面馈电，也就是馈电网络与辐射元刻制在同一表面；另一种是底馈，就是以同轴线的外导体直接与接地板相连，内导体穿过接地板和介质基片与辐射元相接。

微带天线的馈电（a）侧馈（b）底馈2、微带天线的辐射原理用传输线模分析法介绍矩形微带天线的辐射原理。

矩形贴片天线如图：矩形贴片天线示意图设辐射元的长为L，宽为ω，介质基片的厚度为h。

现将辐射元、介质基片和接地板视为一段长为L的微带传输线，在传输线的两端断开形成开路，根据微带传输线的理论，由于基片厚度h<<λ，场沿h方向均匀分布。

在最简单的情况下，场沿宽度ω方向也没有变化，而仅在长度方向（L≈λ/2)有变化。

在开路两端的电场均可以分解为相对于接地板的垂直分量和水平分量，两垂直分量方向相反，水平分量方向相同，因而在垂直于接地板的方向，两水平分量电场所产生的远区场同向叠加，而两垂直分量所产生的场反相相消。

因此，两开路端的水平分量可以等效为无限大平面上同相激励的两个缝隙，缝的电场方向与长边垂直，并沿长边ω均匀分布。

缝的宽度△L≈h，长度为ω，两缝间距为L≈λ/2。

这就是说，微带天线的辐射可以等效为有两个缝隙所组成的二元阵列。

经过查阅资料，可以知道微带天线的波瓣较宽，方向系数较低，这正是微带天线的缺点，除此之外，微带天线的缺点还有频带窄、损耗大、交叉极化大、单个微带天线的功率容量小等。

现代微波与天线测量技术课程设计1. 课程背景现代微波与天线测量技术是电子信息科学与技术专业的核心课程之一，是培养工程技术人才所必须掌握的基础技能。

该课程主要介绍微波技术的基本概念、原理及其在天线测量中的应用，重点掌握微波测量方法与技术、天线测量技术及仪器等方面的理论和实践知识，并培养学生的工程实践能力及创新能力。

2. 课程设计目的本课程设计旨在对学生进行微波测量及天线测量技术的综合应用，通过实操训练加深对理论知识的理解，掌握不同测量方法的应用，培养创新能力和团队协作精神。

3. 课程设计内容本次课程设计主要围绕以下内容展开：3.1 实验1：微波信号发生器与功率计计算利用微波信号发生器和功率计对信号进行计算，分析信号波形、功率及误差，掌握测量信号的基本方法以及计算误差的技术。

3.2 实验2：天线测试通过天线测试实验，学生将了解天线的工作原理、特性和参数计算。

在实验中通过测量天线的增益、辐射模型、波束宽度等参数，深入理解天线的性能及其使用。

3.3 实验3：波导测量该实验旨在让学生掌握波导常数、波导阻抗以及波导传输线的相关测量技术，并通过实验数据的分析，研究波导传输线的工作原理和效率。

3.4 实验4：微波功率方向计通过测量微波功率方向计器的特性参数，如方向系数和反射系数，进一步了解微波信号的传播原理和能量方向分布规律。

4. 课程设计步骤课程设计分为设计前阶段、设计中阶段和设计后阶段三个步骤：4.1 设计前阶段设计前阶段主要对课程设计内容进行规划，确定课程的教学目标、教学要求和实验项目等。

4.2 设计中阶段设计中阶段主要进行实验的具体操作流程的规划与设计，在此阶段需要确定实验器材、实验过程、实验指导书、实验报告写作等。

4.3 设计后阶段设计后阶段主要是对实验结果进行评估，对实验过程进行总结和分析，包括实验结果的正确性和实验中存在的问题及解决方法等。

5. 课程设计成果本次课程设计将产生如下成果：1.课程设计报告：包括实验的目的、实验方法、实验过程、实验结果及数据分析。