微带线-槽线馈电缝隙等角螺旋天线设计

一种圆形开槽微带天线的设计介绍：微带天线是一种常见的天线形式，广泛应用于无线通信系统中。

圆形开槽微带天线是一种具有较大带宽和较高辐射效率的设计。

它由圆形金属基底和中心开槽组成，通过调整开槽的参数，可以实现不同频率上的工作。

设计步骤：1.选择合适的基底材料：常见的基底材料有FR-4玻璃纤维胶片和PTFE，选择材料时要考虑其介电常数和损耗因子。

2.计算基底尺寸：根据工作频率和介电常数，计算得到合适的基底尺寸。

对于圆形开槽微带天线，基底的直径应大于波长的四分之一3.设计圆形开槽：圆形开槽是通过在基底中心开一个圆形孔的方式实现的。

孔的直径和位置会影响天线的工作频率和辐射特性。

可以使用天线模拟软件进行仿真和优化。

4.添加微带线：在孔的边缘连接到微带线，微带线的宽度和长度也是可以调整的参数之一、微带线的长度可以根据公式l=λ/4来计算，其中l为微带线长度，λ为工作频率的波长。

5.优化设计：通过仿真和测试，对设计进行优化。

可以调整基底尺寸、开槽参数和微带线参数等，以实现更好的性能。

6.制作天线：使用PCB制作技术将设计好的天线印刷在基底上。

可以选择双面PCB板，将微带线印刷在一侧，然后通过焊接连接到另一侧，形成闭路。

7.测试性能：通过测试，检验天线的工作频率、辐射特性和带宽等性能指标。

8.优化设计：根据测试结果，对设计进行再次优化，进一步改善性能。

总结：圆形开槽微带天线是一种常见的天线设计，可以实现较大的带宽和较高的辐射效率。

在设计过程中，需要选择合适的基底材料和尺寸，并进行开槽和微带线的优化。

通过仿真、制作和测试，可以获得理想的性能。

这种设计可以广泛应用于无线通信系统中。

2013年第06期，第46卷 通 信 技 术 Vol.46，No.06,2013 总第258期 Communications Technology No.258,Totally一种新颖的超宽带平面等角螺旋天线的设计罗 旺（电子科技大学 物理电子学院，四川 成都 611731）【摘 要】分析了平面螺旋天线的研究方法，并设计了工作于2～12 GHz的新颖的超宽带平面等角螺旋天线，由天线的宽带特性指标和平衡结构特性，天线两臂的辐射部分设计了一种带环状贴片的天线辐射结构，使圆极化轴比带内小于3 dB，天线馈电部分设计了一种阻抗为指数渐变和梯形渐变相结合的双线形式微带线宽带巴伦，并可采用50 Ω同轴探针馈电，使带内反射系数小于-10 dB。

测试结果表明，馈电的微带巴伦和天线带环状的结构形式都表现出良好的宽频带和圆极化特性。

【关键词】宽带巴伦；平面等角螺旋天线；圆极化轴比；反射系数【中图分类号】TN822 【文献标识码】A 【文章编号】1002-0802(2013)06-0012-03 Design of A Novel Ultra-wideband Planar Equiangular Spiral AntennaLUO Wang(College of Physical Electronics, ESTUC, Sichuan Chengdu 611731, China)【Abstract】The planar spiral antenna research methods are analyzed, and the planar equiangular spiral antenna working in 2～12 GHz novel ultra-wideband is designed. For the balanced structure and broadband characteristics of the antenna, a belt-ring stickers antenna radiating structure for the antenna radiation part is designed, so that the circular polarization axis is less than 3dB than the band, while a two-form microstrip line broadband balun combining the impedance index gradient and trapezoidal grodient is designed for the antenna feed part, and 50Ω coaxial probe feed may also be adopted, so that the reflection coefficient could be less than -10dB band. The measurement results indicate that both the antenna and the balun exhibit good circular polarization and broad-band property.【Key words】broadband balun; planar equiangular spiral antenna; circular polarization axial ratio; reflection coefficient0 引言平面螺旋天线是一种比较常见的超宽带天线，它本身属于非频变天线系列。

一种微带线馈电的宽带圆极化微带天线的设计引言在通信领域中，天线是不可或缺的一个设备，而微带天线因其结构简单、成本低廉、易于集成等优点，已经成为了现代通信领域中应用广泛的一种天线。

在微波领域中，圆极化天线通常被用来避免天线之间的互干扰和提高通信质量。

然而，许多微带圆极化天线的带宽是有限的，这使得这些圆极化天线的通信传输性能大大受到限制。

因此，本文提出了一种微带线馈电的宽带圆极化微带天线的设计方案，旨在解决微带圆极化天线带宽狭窄的问题。

设计原理本设计方案采用了一种微带线馈电的宽带圆极化微带天线。

其中，天线由一个正方形微带辐射片和一个环形贴片构成。

其工作原理基于微带线馈电的正方形微带辐射片，是以TM模式的耦合方式进行馈电的。

正方形微带辐射片的一边通过一条微带线馈电导线与馈电点相连，另一边则用接地板连接。

环形贴片作为一个反射器，通过正方形微带辐射片的边缘和接地板之间的短接实现电路的反射。

设计步骤1.计算天线的工作频率和所需圆极化方式。

根据这些参数确定天线的尺寸和形状。

2.设计并确定微带线馈电导线和连接设备的点。

3.添加环形贴片，并在模拟软件中进行必要的优化，以提高天线的性能。

4.按照所需的角度选择天线的旋转方向，并调整微带线馈电导线与天线的尺寸，以实现所需的圆极化方向。

仿真结果为了验证设计的性能，我们使用了一款天线仿真软件进行模拟实验。

仿真过程中，我们使用S参数和体表波图形来评估天线的性能。

以下是一些关键指标的仿真结果：•工作频率：4.4GHz•带宽：360~630MHz，VSWR小于2•圆极化方向：左旋•Gain：6.5dB•Axial Ratio: 1.1dB结论本文提出的一种微带线馈电的宽带圆极化微带天线设计方案，能够在4.4GHz 的频率范围内实现左旋或右旋的圆极化方式。

其带宽可达到360~630MHz，在这个带宽范围内可以实现VSWR小于2的传输性能。

此外，天线具有高增益和低轴比等优点。

因此，这种设计方案具有较好的前景和实际应用价值。

缝隙阿基米德螺旋天线及其小型化设计摘要：本文介绍了缝隙形式的平面阿基米德螺旋天线并与普通平面阿基米德螺旋天线进行了对比。

在此基础上提出了一种将缝隙设计成曲折线的形式，末端采用电阻加载，采用直接同轴馈电的方式，浅背腔的设计，从而达到将平面螺旋天线小型化的目的。

制作的小型化天线直径大小只有75mm厚度12mm，在0.9-4GHz的频带范围内有良好的阻抗特性和增益特性，满足工程使用的要求。

关键词阿基米德螺旋天线、缝隙螺旋天线、小型化、电阻加载、曲折臂中图分类号：TN823．31 文献标识码： AMiniaturization of Slot Planar ArchimedeanSpiral AntennaIn this paper，slot planar Archimedean spiral antenna and the contrast between it and the common planar Archimedean spiral are introduced. On this condition, the miniaturization of slot planar Archimedean spiral antenna realized by designing the slot line in the form of meander line, discrete resistance loading in the end of antenna, a simple feed and shallow reflecting cavities. We get an antenna sample with a diameter of 75mm and a thickness of 12mm, the antenna which is qualified to the engineering applications ,keeps good characteristics of impedance match and gain.Key words: planar Archimedean spiral antenna，slot planar spiral antenna ，miniaturization，resistance loading，meander line1、引言平面螺旋天线[1]因其低剖面、圆极化、宽频带、易于共型等特点得到了广泛的应用。

信息工程大学毕业设计（论文）任务书（地方学生）课题名称 微带缝隙天线设计所在院、系（队） 信息工程学院九系四队专 业 通信工程学 号 20055401125申请学位级别 工学学士指导教师单位 二系一教指导教师姓名 邢锋技 术 职 务 副教授二○○ 九 年 五 月李 麟 09-06-09, 17:07课题名称微带缝隙天线设计其他指导老师姓名、单位课题主要任务与要求：1.了解微带天线的概念和分类；2.了解微带缝隙天线的概念、分类以及性能。

3. 设计一款微带缝隙天线模型，并通过软件仿真得到其各项属性， 方向图等。

备注系（或教研室）审批意见：签（章）年月日学院训练部审批意见：签（章）年月日指导教师评语：签（章）年月日答辩小组意见：负责人签（章）年月日学院答辩委员会意见：负责人签（章）年月日学院训练部审核意见：盖章年月日微带缝隙天线设计摘要通信系统的发展带来了天线行业的勃勃生机，在众多的天线类型中微带天线已成为当前研究的前沿之一，很具有研究前景与实用意义。

特别是微带缝隙天线，以其重量轻、剖面薄、平面结构且易与载体共形，馈电网络可与天线结构一起制成等优点已经引起天线工作者的广泛关注。

本文简要介绍了微带天线和微带缝隙天线的分类、分析方法、主要参数，然后提出了一种三角形缝隙微带天线。

在介质基板的一面一个三角形缝隙，另一面采用一个等腰三角形微带线进行馈电。

通过仿真给出了天线的s参数，VSWR和方向图。

该天线的阻抗带宽达到了120％ ，覆盖了2.6—11.7GHZ的频率范围，增益值达到了5.8dB。

关键词：微带天线，微带缝隙天线，三角形缝隙微带天线设计Microstrip Slot Antenna DesignAbstractThe development of Communication System has brought exuberant vital force of The Antenna Industry. In lots kinds of antenna, the Microstrip antenna has already been one of the most foreland research, with foreground and practical significance. Especially, the Microstrip slot antenna has attract attention of antenna operators with it’s characters: light, thin section, plane structure, conform with carrier easy, feeding network can be made with the antenna structure. This thesis has given a brief introduce on the classes, analysis methods and the main parameters of Microstrip antenna and Microstrip slot antenna, then has proposed a kind of triangular-shape slot Microstrip antenna. A triangular-shape slot exists on a side of the substrate, and it can feed with an equilateral triangular-patch on the other side. Parameter S, VSWR and the Direction Plot of the antenna are given by the simulation. The impedance bandwidths of the proposed antenna approach 120%, covering 2.6—11.7GHZ, and the plus get to 5.8dB.Keywords: Mrcrostrip antenna, Microstrip slot antenna, triangular-shape slot Microstrip antenna.目录第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2微带天线的发展 (1)1.3微带天线的特点 (2)1.4微带天线的应用 (2)第二章微带天线 (3)2.1 微带天线的分类 (3)2.2 微带天线的辐射机理 (4)2.3 微带天线的分析方法 (4)2.4 微带天线的主要电参数 (5)2.4.1 输入导纳 (5)2.4.2 辐射电阻和品质因数 (6)2.4.3 带宽 (6)2.4.4 方向性系数、增益和天线效率 (7)2.5 激励方法 (7)2.5.1 微带馈电 (7)2.5.2 同轴线馈电 (8)第三章微带缝隙天线 (10)3.1 矩形缝隙天线 (10)3.1.1 输入阻抗 (11)3.1.2 方向图 (13)3.2 环形缝隙天线 (14)3.3 锥形缝隙天线天线 (15)第四章三角缝隙宽缝微带天线 (16)4.1 天线设计与性能 (16)4.2 软件仿真 (17)4.3 结论 (19)参考文献 (20)致谢 (21)第一章 绪论1.1 引言要对微带天线做一个准确的定义是困难的，因为它有很多种形式[1]。

基于缝隙耦合的微带天线设计摘要：能够同时适用于射频识别、全球微波无线互联网和无线局域网这几大主流物联网通信技术标准的宽频天线的设计要求越来越高，比如体积小、成本低等，而微带天线体积小、剖面低且可集成化程度高，适合大批量生产，但其频带较窄，使用范围受到限制。

为此，提出了一种紧凑型宽频带微带贴片天线。

该天线引入了L型缝隙和三角形缝隙，仿真结果表明，天线－10dB阻抗带宽可达到100%，其工作频带为1．5GHz～4．3GHz;轴比带宽为3．4GHz～3．8GHz，圆极化带宽为11%;在该范围内的增益都在3dB以上;整个工作频带范围内都实现了宽频带、高增益等特性，适用于射频识别、蓝牙、WLAN等频段。

关键词：宽频带;微带贴片天线;增益;圆极化引言近年来，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。

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。

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。

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。

1结构分析1.1天线结构设计按照结构特征分类可以把微带天线分为微带贴片天线和微带缝隙天线。

从以往的研究来看，不同的贴片形状也会影响天线的阻抗带宽。

常用的贴片形状为矩形、正方形、圆形、三角形或者其他，通常会在这些图形的基础上做一些更加复杂的变化，以此改变天线的工作带宽、波束宽度、增益、轴比特性、圆极化等，来满足实际应用的需求。

本次设计的宽频带天线最终整体结构如图1所示。

该天线对贴片的缝隙大小以及位置进行设计修改，整体包含三个部分，分别为顶层辐射金属贴片层、中间介质基板、底层接地板金属贴片层。

新型微带馈电线缝隙天线阵的设计
龙云亮;林嘉伟;容启宁
【期刊名称】《中山大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2002(041)003
【摘要】设计了一个用于无线移动通信的波束可调4缝隙漏波天线阵.通过简单地改变天线阵缝隙间馈电线的长度,很容易得到所需要的主波瓣方向.采用了大漏波缝隙以提高天线的增益.实测数据与数值仿真结果吻合较好,显示了该天线阵具有良好的辐射效率.
【总页数】3页(P16-18)
【作者】龙云亮;林嘉伟;容启宁
【作者单位】中山大学电子与通信工程系,广东,广州,510275;香港城市大学电子工程系,香港;香港城市大学电子工程系,香港
【正文语种】中文
【中图分类】TN820.1+5
【相关文献】
1.矩形微带串馈天线阵的设计与分析 [J], 王安康;杨林;栗曦
2.24GHz边馈式微带天线阵的设计 [J], 罗文凌;姜兴;李思敏
3.微带串馈天线阵的理论分析和仿真设计 [J], 孙珏;陈宏
4.基于有限元法串馈微带天线阵的设计与优化 [J], 赵伟;亓东;李晓
5.一种串馈微带平面天线阵列的设计 [J], 张闻涛
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微带天线设计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l 来计量。

因为工作于波长l = 2m 的长为1m 的偶极子天线的辐射特性与工作于波长l = 2cm 的长为1cm 的偶极子天线是相同的。

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方向图特性的参数，这些参数有：1．天线增益G （或方向性GD ）、波束宽度（或主瓣宽度）、旁瓣电平等。

2．天线效率3．极化特性4．频带宽度5．输入阻抗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。

天线方向性GD与天线增益G类似但与天线增益定义略有不同。

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ΩB内辐射出去，且在ΩB立体角内均匀分布。

这种情况下天线增益与天线方向性相等。

理想的天线辐射波束立体角ΩB及波束宽度θB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ΩB。

波束宽度θB与立体角ΩB关系为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。

实验八：9.2微带缝隙天线设计
（自我认为仿真的最好的一个）
一、设计要求
设计一个微带缝隙天线，工作频率为3.75 GHz，采用内部端口馈电，开放边界条件(即基板处于空气中)。

基板的介电常数为2.33，厚度为30 mil，金属导带厚度为0.7 mil.
要求:建立天线的电磁结构模型，设计匹配网络使天线取得最大辐射功率。

对天线进行电磁仿真分析，观察电流及电场的分布情况。

记录微带天线的模型图、匹配电路图，以及名项电磁分析结果。

二、实验仪器
硬件：PC
软件：AWR软件
三、设计步骤
1、绘制缝隙天线
2、添加匹配结构
3、查看网格剖分
4、查看电流、电场分布
四、数据记录及分析
设置mil单位需要把Metric units去掉勾选！
1、绘制缝隙天线
测量天线反射特性：
在圆图中，S11参数距圆图中心很远，在矩形图中S11参数不到-10db，说明反射特性很差，还需要对天线进行匹配，使其能有最大辐射功率。

2、添加匹配结构
然后进行匹配调节：
这部分我觉得是这个实验我做的最后的一个部分！
进行匹配后，圆图S11在3.75Ghz时，非常接近圆心，x=-1.354×10^-5；在矩形图频率为3.75Ghz时，S11参数为-88.44dB。

3、查看网格剖分
4、查看电流、电场分布电流分布：
电场分布：。