单元天线
• 3D图可知贴片微带天线只在半个空间辐射，另间距对天线的影响
• d=80
阵元间距对天线的影响
• d=85
阵元间距对天线的影响
• d=100
阵元间距对天线的影响
• d=90
阵元间距对天线的影响结果列表
阵元间隔 d 矩形贴片 W×L 匹配线尺 寸W×L λg/4阻抗 匹配线尺 寸W×L 相对带宽 增益(dB)
3.2 仿真结果
天线 参数 图
通过“momentum Visualization”窗口的“Far Field”区域，选择“plot” 下拉列表中E来观察三维电场方向图，单击Antenna Parameters
3.3 优化后的仿真结果
• 通过调试阵元的匹配线和矩形贴片的L，得到的理想增益，如下图
结论
辐射效率低（ 激励表面波、倒替、 功率容量小 介质损耗） 影基 响板 大对 性 能
频 带 窄
1.3 微带天线的应用前景
1.卫星通信、多普勒及其它雷达、 2.无线电测高计、指挥和控制系统、导弹遥测、武器信 管、便携装置、 3环境检测仪表和遥感、复杂天线中的馈电单元、 4.卫星导航接收机、生物医学辐射器等
提供高增益
改善增益 提高带宽
卫星通信、雷达、遥感、制导 武器以及便携式无线电设备
信号范围距离和穿透力加强了
辐射方向上更加狭窄， 某些方向上辐射能量更为集中
改善信号灵敏度
1.2 微带天线的特点
特点
优
薄 小 轻 具有平面结构 卫星 导弹面可共形结构 批量印刷生产 有源器件集成
多极易 频化获 段等得 工多圆 作功双 能 /
经过仿真数据可以得到：微带天线作为 单个天线来说，带宽和增益有所提高，达到 了常规设计的中上水平。然而方向性不强和 S参数偏大了，这是由微带天线自身特点决定 的；但完全满足微波天线的设计目标要求。
3.2四单元阵列天线
• 四单元最终Layout图形
四单元阵列天线
• 2D图
四单元阵列天线
四单元阵列天线3d
天线的改良都是以牺牲其余的某些特性为代价的，具体要看实际应用的需求而定。
二设计目标
a．工作频率：2.4GHz b．增益：大于13dBi c．驻波比：小于1.5 d．输出阻抗：50欧姆 e．相对带宽≥3%
三 设计和仿真结果分析
3.1 选型和参数确定
考虑到天线的成本和应用，尤其带宽和辐射增益的 要求。选用介质板材为Rogers R04003（玻璃纤维+陶瓷）， 其相对介电常数为3.38，厚度h=5mm,中心频率 =2.4GHz 。 （用厚且介电常数低的基板材料时，辐射更强、带宽易实 现 ). 有效介电常数 ，贴片宽度W， 矩形贴片的长 度L可由公式算出
结论
• 随着阵列天线数目的增加，天线的增益也 越来越大，根据有限的的实验以及已经验 证了的理论，我们可以认为采用阵列天线 的方式增加天线增益是一种可行的办法， 一般增益与阵列天线数目成一定的线性关 系
天线增益的变化分析
• 单个天线的增益，如图所示
天线增益的变化分析
采用并联方式组成的双阵列天线的增益，如 图所示
f0
3.2 单元天线
• 新建一个工程
单元天线
• 新建Layout图
单元天线
• 进行介电常数以及基板厚度的设定
单元天线
• 金属贴片
• 先点击矩形工具，再打开insert选项，输入 数值
单元天线
• 矩形贴片
单元天线
加端口后的的仿真图
单元天线
• 进行原理图匹配
单元天线
• 匹配后的S参数性能
。
1.4微带天线的发展现状
常规设计带宽： 1%—6% 新一代典型带宽：15%—20%也已制成超宽频带微带天线 。
发 展 现 状
微带天线现已应用于大约100MHz—100GHz的宽广频域 上的大量无线电设备中，特别是在飞行器上和地面便携式 设备中。 在要求低剖面辐射器的场合，即使微带天线某些特性不 如正常天线，也往往被优先选用。 随着微带天线材料、设计和加工工艺的不断发展，其应用 正在与日俱增。微带天线将能替代不少常规天线，而成为 一些民用和军事装备，特别是便携式设备的更新换代产品。
75
46.9×37. 1 1.5×5.63
80
46.9×37. 1 1.5×7.8
85
46.9×37. 1 1.5×7.3
90
46.9×37. 1 1.5×5.3
95
46.9×37. 1 1.5×4
100
46.9×37. 1 1.5×4.2
3.165×20 3.165×20 3.165×20 3.165×20 3.165×20 3.165×20 .4 .4 .4 .4 .4 .4 5.4% 11.838 5% 12.1068 5.2% 12.355 2.9% 12.3805 2.9% 12.2065 2.9% 12.2761
天线增益变化分析
• 采用并联方式组成的四阵列天线的增益， 如图所示
结果分析
一：在一定范围内，阵元间隔越大，天线的相对带 宽越小 二：在一定范围内，增益随着阵元间隔距离的增大 而增大，超过一定的距离后增益下降。根据相关 的资料查阅， 经过大量的实验后，发现阵元间 d =0.83和0.76 方向性系数和增益分别达 隔在 到最大 三 由图可以看出单元天线增益约为2-3之间，双阵 列天线增益约为5-6之间，四单元阵列天线约为 11-12之间（调试阵元的匹配线和矩形贴片的L或 调试四分之一阻抗匹配线的长宽增益可再提升几 dB）
论文答辩
论文题目： 2.4GHZ四单元阵列天线设计研究
Design of micro-strip antenna which works in 2.4GHz
目录
• 一 选题意义、目的和背景 • 二 设计目标 • 三 微带天线的设计和仿真结果
一 选题意义、目的和背景
1.1 选题意义
• 2.4GHZ微带阵列天线
• 主要设计方法：本章设计了四单元微带阵列天线，采用并 联馈电，讨论了阵元间隔对天线增益、相对带宽的影响， 在调试中遇到的问题主要是每一次调整间隔大小导致输出 阻抗没有匹配到50Ω ，S（1，1）曲线显示的中心频率也 会偏移，主要通过调试阵元中矩形贴片的L和匹配线长度， 使输出阻抗匹配到50Ω ，中心频率为2.4GHz。