宽频带微带天线

采用ANFSOFT HFSS对宽频带双层微带天线设计与仿真石磊北京理工大学微波通讯实验室 100081摘要：天线作为通讯试验箱前段的重要组成部分，他承担着发射信号和接收的回波信号的任务。

微带天线由于其本身的特点（如结构简单、低刨面、小型化、可以与飞行器表面共形安装而不影响飞行器的空气动力性能和占用飞行器内仓空间，天线可以与微带电路集成在一起，工业制造简单，价格低廉等优点）而得到了广泛的应用。

但是对于微带天线来说，最严重的缺陷是单个贴片天的带宽太窄，与阵子天线、缝隙天线、波导开口喇叭天线等工作带宽一般在15%----50%相比，微带单贴片的天线带宽只能有百分之几。

因此，最近微带天线大量的研究是关于微带天线的频带展宽技术。

关键字：双层微带天线 ，ANSOFT HFSS， 宽频带1．天线形式的选择选择双层微带天线原因a.作为微带天线，它具有微带天线体积小、轻便易于集成和便于批量生产等特点。

b.根据设计要求的指标，采取了具有较宽的带宽的双层微带天线的结构。

2．天线的技术指标由于天线作为两个近距离试验箱体上的辐射器，所以对其性能指标的要求不慎严格：* 工作频率：2.2G* 驻波比<1.5（带内）*相对带宽>10%* 极化：线极化* 体积不能过大3．天线结构的分析微带天线的频带可以从以下三个方面的带宽来描述：阻带带宽、方向图带宽和极化带宽。

一般来说阻带带宽是天线带宽的主要因素。

通过对微带天线的分析知道，要展宽微带天线的的频带，可以采取以下几种方法：1）增加微代介质的厚度；2）降低微代介质的介电常数；3）采用有耗介质；4）对馈点电路采用宽带阻抗匹配（如阻抗匹配电路或采用开缝耦合对天线馈点）；5）采用对贴片谐振。

前三种办法的效果比较小，而且第三种方法是以天线增益的降低为代价的；第四种方法需要设计宽带匹配电路，但电路结构复杂，制作难度大，因此我们采用第五种方法。

该方法是利用多贴片耦合的方式，使每个贴片天线的谐振中心频率各不相同，而各谐振带宽又相互交叉，使整个天线的总体带宽展宽，如图1所示就像电路中采用的多级放大器展宽频带的方法类似。

宽频带微带贴片天线技术摘要:随着现代通信技术和雷达的发展,宽频带微带贴片天线技术的研究已经得到足够重视。

本文简要论述影响带宽的因素,并着重介绍几种展开带宽的方法。

关键词:微带天线宽频带微波通信微带天线由于具有剖面低、重量轻、体积小、易于共形和批量生产等优点,广泛应用于测量和通讯各个领域。

但微带天线有其固有缺陷,即其阻抗带宽较窄,典型的频带宽度从百分之零点几到百分之几,所以微带天线的窄频带特性成了限制其应用的主要障碍,因此展宽微带天线的带宽具有十分重要的意义。

1 影响微带天线带宽的因素微带贴片天线的窄带特性是由其高Q值的谐振本性决定的,也就是储存于天线结构中的能量比辐射和他它耗散能量大得多,这就意味着谐振时实现了阻抗匹配而当频率偏离谐振点时电抗分量急剧变化使之失配。

微带天线的带宽(BW)往往以输入端电压驻波比系数(VSWR)的值小于某给定值的频率范围来表示,若给定的VSWR值为S,则VSWR&lt;S的频带宽度BW为:2 展宽带宽的途径(1)基本途径:增大基板厚度,降低基板相对介电常数,及增大a/b(矩形)。

这三种途径其主要通过降低等效谐振电路的值来展宽频带宽度,较容易实现,但需要根据实际情况合适地选择这些参数。

(2)改变天线的结构来展宽微带天线带宽。

这种途径主要有:电磁藕合馈电;附加阻抗匹配网络;加载短路探针;在贴片单元或接地板上“开窗’,采用多层结构,采用E型贴片等。

电磁藕合馈电的方法是设法修改等效谐振电路,把普通单层微带天线的简单RLC等效电路修改为多频点的藕合谐振电路,从而实现了阻抗带宽的展宽。

这种展宽天线带宽的方法设计制作起来相对较易实现,但是天线占用空间较大。

附加阻抗匹配网络的方法实际上并不属于微带天线本身的问题,而是馈线的匹配问题。

由于线极化微带天线的工作带宽主要受其阻抗带宽的限制,因此采用馈线匹配技术就能使其工作于较宽的频域上。

例如采用简单的双枝节匹配技术,可将带宽增大至两倍左右。

一种微型化超宽频微带天线的设计余文胜摘要：本论文介绍了一种新型微型化超宽频微带天线，由于现代科学通讯技术的不断进步，为了配合日渐微缩的通讯设备，天线的微型化成为设计主流。

现代通信要求能够通讯复杂的多媒体信息，传统2.4GHz通信频段已不能满足现有要求，于是超高频通信应运而生。

微带天线是由导体薄片粘贴在背面有导体接地板的介质基质上形成的天线，具有许多新的优势。

关键词: 微型化；超宽频；微带天线；HFSSAbstract:This paper introduces a new type of miniaturized ultra wide band microstrip antenna, due to the continuous progress of modern science and technology communication, in order to meet the increasingly miniaturized communications equipment, miniaturization of antenna design has become the mainstream. Modern communication requirements of multimedia information and communication can be complex, the traditional 2.4GHz communication frequency can not meet the current requirements.Key words: Miniaturized;Ultra frequency band;Microstrip antenna;HFSS1.引言1940年代到1960年代，为了满足通信系统的传输要求，人们开始研究天线宽带匹配网络来实现宽带要求。

期间，Lindenblad 提出了共轴喇叭天线，Schelkunoff提出了球形偶极子天线，P.S.Carter提出了双圆锥天线。

阿尔福德天线原理阿尔福德天线（Alford Antenna）是由英国电气工程师彼得·阿尔福德（Peter Alford）于20世纪60年代提出的一种宽频带微带天线。

它的原理基于共振器的分布式技术，可以实现宽频带和高增益的特性。

1. 引言阿尔福德天线作为一种宽频带微带天线，具有广泛的应用领域，如通信、雷达、无线电测量等。

它在通信领域的应用尤为广泛，能够满足不同频段的通信需求。

2. 阿尔福德天线的结构阿尔福德天线由导体贴片和馈电线构成。

导体贴片通常采用金属板制成，形状可以是矩形、圆形等。

馈电线连接导体贴片与射频源或接收器。

3. 阿尔福德天线的工作原理阿尔福德天线的工作原理基于共振器的分布式技术。

当射频信号通过导体贴片时，导体贴片会产生电流和磁场。

这个电流和磁场的分布会导致天线产生辐射，从而实现信号的发射或接收。

4. 阿尔福德天线的特性4.1 宽频带特性：阿尔福德天线能够实现宽频带的特性，即在一定频段内具有较高的增益和较低的驻波比。

4.2 高增益特性：由于阿尔福德天线的结构设计合理，能够实现较高的增益，提高信号的传输距离和接收灵敏度。

4.3 多方向辐射特性：阿尔福德天线可以实现多方向的辐射，适应不同场景的需求。

5. 阿尔福德天线的应用5.1 通信领域：阿尔福德天线广泛应用于无线通信系统，如移动通信、卫星通信等。

它能够满足不同频段的通信需求，并且具备宽频带和高增益的特性。

5.2 雷达系统：阿尔福德天线在雷达系统中也有重要的应用。

雷达系统需要具备宽频带和高增益的特性，以实现远距离的目标探测和跟踪。

5.3 无线电测量：阿尔福德天线在无线电测量中具有重要的作用。

它能够实现高精度的信号测量和分析，为科学研究和工程实践提供支持。

6. 阿尔福德天线的优势和劣势6.1 优势：阿尔福德天线具备宽频带、高增益和多方向辐射等特性，适用于不同的应用场景。

此外，它的结构相对简单，制作成本低。

6.2 劣势：阿尔福德天线的体积较大，对于一些有限空间的场景可能不太适用。

宽频带缝隙馈电双层贴片微带天线设计周兵;邹传云【摘要】采用矩形谐振缝隙耦合馈电的方式,在辐射贴片的上方引入寄生矩形谐振器,地板下方四分之一波长处放置反射面,两辐射贴片之间使用多层低介电常数的泡沫介质基板,设计了一款宽频带微带天线.该天线不仅频带宽,后向辐射小,而且结构简单,便于阵列集成.仿真结果表明:在电压驻波比(VSWR)小于等于2时,该天线的阻抗带宽度达到了中心频率的58.42％;在5.12～8.98 GHz的频率范围内,天线的增益大于7.1 dB,回波损耗小于-10 dB.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2018(037)002【总页数】5页(P72-76)【关键词】微带天线;带宽;增益;电压驻波比;谐振器;介质【作者】周兵;邹传云【作者单位】西南科技大学信息工程学院,四川绵阳621010;西南科技大学信息工程学院,四川绵阳621010【正文语种】中文【中图分类】TN822.80 引言近年来，随着无线电技术的迅猛发展，对天线的要求越来越高，既需要天线高增益、宽频带，还要求具备剖面低、重量轻、易制作等特点[1]。

当前无芯片射频标签正逐渐兴起。

频率编码容量大的无芯片标签工作的频率范围很宽，对标签阅读器的天线提出了更宽频带的要求。

微带天线因为其固有的窄带宽的特点，导致其应用大大地受到限制[2]。

为了拓展微带天线的带宽，1984年，Pozar首次提出了缝隙耦合馈电微带天线，该天线隔离了馈电网络与辐射贴片，降低了馈电网络杂散波对辐射贴片的影响，克服了传统馈电方式带来的电感效应[3]。

用缝隙耦合馈电的方式来拓展带宽，工程师们做了大量的卓有成效的工作。

目前基于缝隙耦合馈电，能够有效扩展天线带宽的方式可以总结为以下三点：改变缝隙的形状[4-6]，如“E”形、“L”形、“H”形、“Hour Glass”形、“十”形等；采用层叠辐射贴片结构[7-9]；使用低介电常数和较厚的介质板[10-11]，如泡沫介质。

- 114 - Ansoft2004年用户通讯采用ANFSOFT HFSS对宽频带双层微带天线设计与仿真石磊北京理工大学微波通讯实验室 100081摘要：天线作为通讯试验箱前段的重要组成部分，他承担着发射信号和接收的回波信号的任务。

微带天线由于其本身的特点（如结构简单、低刨面、小型化、可以与飞行器表面共形安装而不影响飞行器的空气动力性能和占用飞行器内仓空间，天线可以与微带电路集成在一起，工业制造简单，价格低廉等优点）而得到了广泛的应用。

但是对于微带天线来说，最严重的缺陷是单个贴片天的带宽太窄，与阵子天线、缝隙天线、波导开口喇叭天线等工作带宽一般在15%----50%相比，微带单贴片的天线带宽只能有百分之几。

因此，最近微带天线大量的研究是关于微带天线的频带展宽技术。

关键字：双层微带天线，ANSOFT HFSS，宽频带1．天线形式的选择选择双层微带天线原因a. 作为微带天线，它具有微带天线体积小、轻便易于集成和便于批量生产等特点。

b. 根据设计要求的指标，采取了具有较宽的带宽的双层微带天线的结构。

2．天线的技术指标由于天线作为两个近距离试验箱体上的辐射器，所以对其性能指标的要求不慎严格：* 工作频率：2.2G* 驻波比 <1.5（带内）* 相对带宽>10%* 极化：线极化* 体积不能过大3．天线结构的分析微带天线的频带可以从以下三个方面的带宽来描述：阻带带宽、方向图带宽和极化带宽。

一般来说阻带带宽是天线带宽的主要因素。

通过对微带天线的分析知道，要展宽微带天线的的频带，可以采取以下几种方法：1）增加微代介质的厚度；2）降低微代介质的介电常数；3）采用有耗介质；4）对馈点电路采用宽带阻抗匹配（如阻抗匹配电路或采用开缝耦合对天线馈点）；5）采用对贴片谐振。

前三种办法的效果比较小，而且第三种方法是以天线增益的降低为代价的；第四种方法需要设计宽带匹配电路，但电路结构复杂，制作难度大，因此我们采用第五种方法。

Ultra-Wideband Microstripe Antenna Design陳建宏Chien-Hung Chen摘要近十年來由於微帶天線具有體積小、重量輕、製作容易、價格低廉、可信度高，同時可附著於任何物體之表面上的特性，在無線通訊的應用上扮演著重要的角色。

本文將利用全平面正方形單極微帶天線當作設計天線的原型，藉由調整金屬貼片的上緣、下緣部份與接地面的上緣部份來研製適用於超寬頻通訊系統的微帶天線。

由模擬與實驗結果比較得知，可以發現其響應非常吻合，是一個適用於超寬頻通訊產品的天線。

關鍵詞：微帶天線、單極、超寬頻、簡介美國聯邦通信委員會（Federal Communication Commission,FCC）在西元2002年2月14日允許超寬頻技術使用於消費性電子產品上，並公佈了初步規格，FCC開放3.1GHz~10.6GHz提供超寬頻通信及測試使用。

為了研究開發適用於此頻段的天線技術。

將利用微帶天線的優點：體積小、重量輕、低成本、容易製作等特性，來研製適用於超寬頻通訊系統的微帶天線。

傳統的寬頻天線[2]中有行進波線天線（Traveling-Wave Wire Antenna）、螺旋形天線（Helical Antenna）、偶極圓錐形天線（Biconical Antenna）、單極圓錐形天線（Monoconical Antenna）、盤錐形天線（Discone Antenna）、袖子形天線（Sleeve Antenna）、渦狀天線（Spiral Antenna）和對數週期天線（Log-Periodic Antenna），不過其中適用於超寬頻系統的只有偶極圓錐形天線、單極圓錐形天線和盤錐形天線[3]。

因為其不僅有大的輸入阻抗頻寬（Large Input Impedance Bandwidth）、其輻射場形（Radiation Pattern）也能控制在一定的頻寬中。

利用虛像法（Method of Image）[4]及接地面（Ground Plane）來使偶極天線變成單極天線，從早期的線型單極天線－窄頻（Narrowband），演化成單極圓錐形天線－中頻寬（Intermediate），到最後的火山煙狀天線（V olcano Smoke Antenna）－寬頻（Broadband）[5]。

小型化宽带化微带天线首先，我们来了解小型化宽带化微带天线的定义。

微带天线是一种由导体和介质基板组成的二维天线，具有体积小、重量轻、易于制作等优点。

而小型化宽带化微带天线则是指天线的尺寸和带宽都得到了一定程度的缩小和拓宽。

通过采用先进的材料和技术，微带天线可以实现更高的性能和更低的成本，成为无线通信领域的理想选择。

接下来，我们将详细阐述小型化宽带化微带天线的特点。

首先，它具有高度集成性，可以方便地与其他通信组件集成在一起，组成尺寸更小的通信系统。

其次，它具有较宽的带宽，可以实现高速数据传输。

此外，它还具有多频段工作的能力，可以在多个频段内实现通信。

最后，它还具有可定制性，可以根据不同的应用场景定制不同的天线结构，满足各种不同的需求。

然而，小型化宽带化微带天线也存在一些缺点。

首先，由于其尺寸的限制，其方向性和增益可能不如传统天线。

其次，由于其结构较为复杂，设计和制作需要较高的精度和成本。

此外，由于其工作频率较高，传输距离可能受到一定的限制。

尽管存在这些缺点，小型化宽带化微带天线的优点仍然使其具有广泛的应用前景。

例如，在无线通信系统中，它可以用于基站、卫星通信、无人机通信等领域。

此外，在物联网、智能家居、车载通信等新兴领域，它也有着广泛的应用前景。

综上所述，小型化宽带化微带天线具有许多优点和缺点，其应用场景也十分广泛。

随着技术的不断进步和发展，我们相信未来小型化宽带化微带天线将会在更多领域得到应用，并且在无线通信领域发挥越来越重要的作用。

在此，我们也提出一些建议和看法。

首先，需要进一步加强小型化宽带化微带天线的研究力度，提高其性能和降低其成本。

其次，需要研究更加有效的天线设计和制作方法，以满足不同场景的需求。

此外，也需要更加注重天线与其他通信组件的兼容性和互操作性，以实现整个通信系统的优化。

总之，小型化宽带化微带天线是一项具有挑战性和前景的研究领域。

通过不断的探索和研究，我们有信心克服其存在的缺点，充分发挥其优点，推动无线通信技术的持续发展。

小型化与宽频带天线技术研究随着科技的不断进步，天线技术也在不断发展，其中小型化和宽频带天线技术成为了研究的热点。

本文将围绕小型化和宽频带天线技术进行深入探讨，旨在为相关领域的研究提供参考。

小型化天线是为了满足电子设备便携化而产生的。

随着移动通信技术的不断发展，人们对于电子设备的尺寸和重量有了更高的要求，因此小型化天线技术的研究也变得越来越重要。

小型化天线技术具有许多优势。

它可以使电子设备的尺寸更小，更加方便携带。

小型化天线可以使设备的制造成本降低，有利于市场的推广。

小型化天线对于提高设备的机动性和隐蔽性也有很大的帮助。

小型化天线技术的实现方法有多种。

一种常见的方法是采用高介电常数的材料，这种材料可以使天线尺寸减小。

例如，采用陶瓷材料制作天线可以使其尺寸降低到原来的几分之一。

另一种方法是通过改变天线的结构和形式来达到小型化的目的。

例如，采用弯折线、折叠线或螺旋线等形式可以使天线尺寸减小。

小型化天线技术在移动通信、卫星通信、雷达等领域有广泛的应用前景。

随着5G时代的到来，小型化天线技术的应用将更加广泛。

未来，小型化天线技术将会与更多的电子设备融合，成为推动电子设备发展的重要力量。

宽频带天线是为了满足电子设备多功能和多频段通信而产生的。

随着无线通信技术的不断发展，电子设备需要支持更多的频段和功能，因此宽频带天线技术的研究也变得越来越重要。

宽频带天线技术具有许多优势。

它可以使电子设备支持更多的频段和功能，提高设备的多功能性。

宽频带天线可以提高设备的兼容性，使其能够适应不同的无线通信标准和协议。

宽频带天线还可以提高设备的抗干扰能力，增加其稳定性和可靠性。

宽频带天线技术的实现方法有多种。

一种常见的方法是通过选用具有宽频带的材料和元件来制作天线。

例如，采用铁氧体材料制作天线可以使其具有较好的宽频带特性。

另一种方法是通过优化天线的结构和形式来提高其宽频带性能。

例如，采用偶极子或单极子形式的天线可以使其在较宽的频带上保持较好的性能。

微带天线展宽频带的方法研究的开题报告一、研究背景及意义随着通信技术的迅速发展，天线技术的研究越来越受到人们的重视。

微带天线以其轻便、结构简单、易于集成等优点，成为当今通信系统中使用最多的一种天线。

然而，微带天线频带窄，展宽频带是提高微带天线性能的重要手段。

因此，研究微带天线展宽频带的方法，对于提高无线通信系统的性能具有重要意义。

二、研究内容1.对微带天线展宽频带的方法进行综述，包括扩展微带天线反射面积、在微带天线上加入补偿结构、采用多重共振的方法、采用双极化技术等方法；2.通过仿真建立微带天线模型，针对一些常见的微带天线，采用这些方法进行展宽频带的研究，并对展宽效果进行比较分析；3.根据仿真结果，进一步进行实验验证，并对展宽效果进行评价和优化。

三、研究方法和技术路线1.资料收集：从学术论文、专著、网络资源等多个方面搜集和整理与微带天线展宽频带方法相关的研究资料；2.仿真研究：采用专业仿真软件如HFSS等，建立微带天线模型进行展宽频带的仿真研究；3.实验验证：设计并制作微带天线样机，通过实验验证仿真结果，并对展宽效果进行评价和优化；4.结果分析：将仿真和实验数据进行比较分析，确定最终的微带天线展宽频带方法。

四、预期研究结果和创新点1.整合和归纳微带天线展宽频带的方法，为业界提供可供参考的研究资料；2.采用多种方法对不同类型的微带天线进行展宽频带的仿真和实验研究，获得不同方法在不同类型微带天线上的效果；3.对研究结果进行比较分析，确定最优的微带天线展宽频带方法，为微带天线的应用提供技术保障；4.提高微带天线的性能，实现微带天线在通信系统中的更广泛应用。

五、研究难点微带天线频带窄，展宽频带是一项技术难点。

要实现频带的展宽，需要在保持天线性能的前提下增加天线反射面积、加入补偿结构、采用多重共振的方法、采用双极化技术等方法。

不同方法在不同类型的微带天线上的效果不尽相同，选择最佳的展宽方法是本研究的难点之一。