5.8Ghz微带圆极化天线阵研究与设计，陈伟，孙振砾，为适应电子不停车收费系统（Electronic Toll Collection，简称ETC） 技术领域中对天线增益和方向性的要求，本文对工作频率在5.8GHz的圆极化微

微带八木宇田天线是一种广泛应用于无线通信领域的天线设计，特别是在WiFi、蓝牙等短距离无线通信系统中。这种天线结合了微带线结构的紧凑性和八木宇田天线的定向性，使其在有限空间内实现高效能量传输成为可能。以下是关于微带八木宇田天线及其设计的详细知识点： 1. **HFSS软件**：HFSS（High Frequency Structure Simulator）是Ansys公司开发的一款电磁仿真软件，用于设计、分析和优化高频电子设备，如天线、滤波器、微波组件等。HFSS通过三维电磁场求解器，能够对微带八木宇田天线的性能进行精确预测，包括辐射模式、增益、方向图和回波损耗等。 2. **微带线**：微带线是微波电路中常见的一种传输线结构，它由一个薄的导体片放在介质基板上，导体片与基板之间有空气或特定的介质填充。在微带八木宇田天线设计中，微带线用于连接馈电网络和天线辐射部分，实现信号的传输。 3. **八木宇田天线原理**：八木宇田天线是一种无源定向天线，由一系列反射器和辐射元素组成，具有较高的增益和良好的方向性。在八木宇田天线中，通过调整辐射元件和反射器的长度和相对位置，可以改变天线的主瓣方向和增益。 4. **设计指标**： - **中心频率**：2.45GHz，这是2.4GHz WiFi频段的中心，这个频段被广泛用于无线局域网（WLAN）和蓝牙设备。 - **频率覆盖范围**：2.4-2.483GHz，这是IEEE 802.11b/g/n标准定义的WiFi频段，确保天线能有效工作于该范围内。 - **增益**：大于8dBi，增益是衡量天线集中辐射能量的能力，8dBi以上的增益意味着天线在特定方向上的辐射效率较高，可以提高通信距离和信噪比。 5. **设计步骤**： - 馈电网络设计：确定合适的馈电点和馈电方式，以实现期望的阻抗匹配和功率分配。 - 元件尺寸计算：根据中心频率和频率覆盖范围，计算辐射单元和反射器的长度、宽度以及间距。 - 模拟优化：使用HFSS进行多次仿真，调整元件参数以达到最佳性能指标，如增益、带宽和方向图。 - 实验验证：制作实物原型并进行实测，对比仿真结果，进一步优化设计。 6. **实际应用**：微带八木宇田天线因其体积小、重量轻、易于集成的特点，常被用于移动设备、路由器、接入点、物联网设备等，提供稳定可靠的无线连接。 在"微带八木宇田天线"的压缩包中，可能包含的是该天线的设计文件、仿真结果、图纸以及可能的实验数据，这些资料可以用来深入了解和学习微带八木宇田天线的设计过程和技术细节。通过分析这些文件，可以深入掌握微带天线设计的基本原理和HFSS软件的使用方法。

介质棒天线（Dielectric Rod Antenna，简称DRA）是一种重要的端射天线类型，在无线通信系统和成像系统中有广泛应用。它的主要工作原理是利用介质棒末端的辐射孔径增大，从而获得较高的增益。通常，这种端射天线对前后比（Front-to-Back Ratio）有较高的要求，以确保能够有效抑制背向辐射。 然而，在封闭的矩形波导与介质棒之间的不连续性处，会形成背向波，沿着与端射方向相反的方向传播，从而产生背向辐射。同时，这种结构不连续性处也会产生泄漏波，这不仅是一种能量浪费，还对辐射模式产生不良影响。结构上的不连续性同样对阻抗匹配性能产生负面影响。 为了解决这个问题，已经提出了不同的设计，例如锥形馈电结构，但这种方式的空间占用较多，不利于集成和紧凑型应用。此外，有研究提出了在平面印刷的H平面喇叭天线与自由空间之间的阻抗匹配性能上，使用过渡结构来改进并增加前后比。这类过渡结构更容易集成在紧凑和平面结构中。 本文中提出的改进方法是通过引入一个过渡段来改善介质棒天线的辐射性能和波导与介质棒之间的阻抗匹配。研究结果显示，采用这种过渡结构能够显著减少背向辐射，并提高增益。此外，在宽带频率范围内，阻抗匹配性能也能得到改善。 本研究的摘要中指出，通过分解近场来分析介质棒天线不同部分的远场辐射特性，并通过引入过渡段来改善辐射性能。研究结果表明，过渡段的使用能够显著减少背向辐射，并提高增益。同时，阻抗匹配性能在宽带频率范围内得到了改善。这些发现对于介质棒天线的设计优化具有重要意义。 关键词包括介质棒天线、端射、阻抗匹配。 在介绍中，文章明确指出介质棒天线是一种重要的端射天线类型，它们广泛应用于无线通信系统和成像系统中。传统上，介质棒天线是通过矩形或圆形波导来馈电，并通过介质棒末端的渐缩设计来生成一个较大的终端辐射孔径，从而实现较高的增益。 本文提出的方法通过引入一个特殊的过渡段来优化介质棒天线的辐射特性，并改进波导与介质棒之间的阻抗匹配。这种过渡段的引入减少了背向辐射，提高了天线的增益，并且在较宽的频率范围内改进了阻抗匹配性能。这不仅有助于增强天线的辐射性能，也使得天线在实际应用中的兼容性和集成度得到提升。 在天线设计和优化领域，阻抗匹配是一个关键问题。良好的阻抗匹配可以减少能量反射，提高天线的辐射效率和信号传输质量。本文提出的改进措施对于理解介质棒天线的物理机制和工程实现提供了新的视角和方法，特别是在无线通信系统中对于提高天线性能和减少系统干扰方面具有重要价值。 总结而言，介质棒天线的辐射和阻抗性能的改善不仅关系到天线的增益和方向性，还直接影响到天线在无线通信系统中的应用效果。通过过渡段的优化设计，能够在不增加太多额外体积的情况下，有效解决结构不连续带来的问题，这对于提升天线性能和推广其在各种通信系统中的应用具有重要意义。同时，该研究也表明了结构设计在天线性能优化中的重要性，为未来的天线设计和优化工作提供了新的思路和方法。

设计一个右旋圆极化GPS接受天线。变量L0和WO分别表示辐射贴片的长度和宽度，变量L1和L2分别表示同轴线馈电点在x、y方向上离辐射贴片中心的距离。新定义两个变量Lc和Delta，其中Lc用于表示谐振频率为1.575GHz时所对应的辐射贴片长度值，其初始值为46.1mm;Delta表示辐射贴片的微调长度值，其初始值为0.0143×L。若要想实现圆极化辐射，需要设置辐射贴片的长度变量LO=Lc+Delta、宽度变量WO =Lc- Delta，馈电位置L2=L1。由前面的计算可知Ll的初始值为6.9mm。另外，1.575GHz对应的1/4个自由空间波长为47.6mm，所以需要把变量length 的值改为50mm。

从所提供的文件内容中可以看出，该文档是一份关于汽车玻璃天线设计和仿真的技术文档。文档内容涉及到了CST软件在汽车玻璃天线设计中的应用，详细介绍了如何建立模型、进行仿真、以及结果分析等过程。以下是根据文档内容提取的关键知识点： 1. 天线模型构建：文档首先介绍了汽车玻璃天线的仿真模型构建，包括框体和玻璃叠层的创建。在玻璃叠层部分，详细说明了pvb层、outerglass层、innerglass层的厚度。这种多层次的设计通常是为了模拟真实汽车玻璃的结构，其中pvb层通常是PVB（聚乙烯醇缩丁醛）材料，用于玻璃层间粘结，具有良好的附着力和抗冲击性。 2. 天线位置设置：文中提到了天线的具体位置，指出天线位于outerglass层与pvb层之间。这种设计可以利用玻璃材料作为天线的介质，同时考虑到车辆玻璃的透明性和安全性。 3. 仿真求解步骤：文档描述了仿真求解的两个方面：一是真实模型仿真，二是精简模型仿真。真实模型仿真会更接近实际应用，而精简模型则可能用于快速评估或验证某些设计假设。 4. 材料定义与创建：在仿真模型中，为了解决复杂的多层玻璃结构，创建了新材料ThinPanel，并删除原有的outerglass、pvb和innerglass层，创建了新薄片。这些步骤可以简化模型结构，以便于仿真计算，同时也能够模拟真实天线在汽车玻璃中的工作情况。 5. 结果比较与分析：文档还涉及到了仿真结果的比较和分析，包括S参数的展示和3D远场方向图。S参数是射频和微波工程中的一个重要概念，它描述了网络端口之间的散射特性。3D远场方向图则可以帮助评估天线的辐射性能，包括辐射方向性和增益等参数。这些数据对于理解天线在真实环境中的表现至关重要。 6. CST软件应用：文档中的内容还表明了CST（Computer Simulation Technology）软件在天线设计中的应用，该软件是一款用于电磁场分析的3D仿真软件，广泛应用于电子、汽车和航天行业。CST提供了一系列工具用于设计和优化天线，包括高频结构仿真器、时域仿真器等。 该文档详细介绍了如何使用CST软件来创建汽车玻璃天线的仿真模型，通过设置不同厚度的玻璃叠层以及精确的天线位置来模拟实际工作条件。同时，通过建立新材料、简化模型进行仿真，并对比真实模型和简化模型的仿真结果，最终得到天线的S参数和3D远场方向图，为天线的性能评估提供依据。这整个过程对于汽车玻璃天线设计人员来说是一个宝贵的学习资源，它帮助他们利用仿真技术来优化设计，减少实际试验所需的时间和成本。

基于MATLAB的遗传算法及其在稀布阵列天线中的应用，毫米波雷达天线，稀疏阵优化，matlab源代码

### 车载通信天线仿真 #### 一、引言 随着汽车行业的快速发展，特别是自动驾驶技术的进步，车载通信系统的重要性日益凸显。其中，车载通信天线作为关键部件之一，在确保车辆之间或车辆与基础设施之间的有效通信方面发挥着至关重要的作用。在高频段如38GHz的工作频率下，天线的设计变得更为复杂且对性能的要求更高。本文将详细介绍在38GHz下，采用CST、HFSS以及FEko等软件进行车载通信天线仿真的过程与结果，并对比不同仿真工具的效果。 #### 二、喇叭天线+介质透镜（38GHz） **1.1 天线结构设计** 首先介绍的是基于38GHz工作频率的喇叭天线加介质透镜的设计方案。该方案通过在喇叭天线前端添加介质透镜来改善天线的辐射特性，提高方向性并减少旁瓣电平。图1展示了天线的三维模型及其方向图，可以看到在圆极化馈入的情况下，天线具有良好的方向性和较低的旁瓣。 **1.2 波束宽度分析** 图2给出了俯仰面和方位面上的3dB波束宽度分别为7.6度。这表明天线在两个主要方向上均能实现较窄的波束宽度，有助于增强目标区域内的信号强度并减少对其他方向的干扰。 #### 三、喇叭天线+介质透镜+赋形反射板（38GHz） **3.1 改进设计** 在此基础上，进一步引入赋形反射板来优化天线的辐射特性。图3显示了改进后的天线模型及其三维方向图，可以看出反射板的加入使得天线的方向性得到了显著提升。 **3.2 方位面与俯仰面分析** 通过图4和图5可以观察到，在方位面上，天线的方向图变得更加集中，轴比也得到了明显改善，这意味着天线在主波束方向上的极化特性更佳。而图6和图7则展示了在俯仰面上类似的变化趋势，进一步验证了反射板的有效性。 #### 四、FEKO仿真结果（38GHz） **4.1 远场源仿真** 为了进一步验证上述设计方案的有效性，本节使用FEko软件进行了额外的仿真。其中，远场源采用了由HFSS仿真得到的结果，并将其作为点源馈入，模拟其距离反射板300mm的位置关系。图8展示了反射板与远场源结合时的波束形状，可以看出波束更加集中，证明了设计方案的可行性。 #### 五、仿真工具对比分析 在本研究中，我们使用了三种不同的仿真工具：CST、HFSS和FEko。这些工具各有特点： - **CST**：以其精确的电磁场仿真能力著称，尤其适合于高频和微波器件的设计。 - **HFSS**：是Ansys公司的一款高级三维全波电磁仿真软件，广泛应用于射频和微波领域，能够提供准确的电磁场仿真结果。 - **FEko**：是一种多功能的电磁仿真软件，特别适用于解决复杂的电磁兼容问题。 通过对比不同软件的仿真结果，可以发现它们在处理相同问题时存在一定的差异，但总体趋势保持一致。这表明在实际应用中可以根据具体需求选择合适的工具进行仿真。 #### 六、结论 通过对车载通信天线在38GHz下的仿真研究，我们不仅验证了喇叭天线加介质透镜以及反射板设计方案的有效性，还探讨了不同仿真工具的应用效果。未来的研究可进一步探索更多新型材料和技术，以期在更高频段下实现更优的通信性能。

PCB天线也叫板载天线，它是倒F天线衍变而来的，对地尺寸是有要求的，一般为四分之一至四分之三波长时，其增益效果最好。 板载2.4G天线适用于蓝牙、Zigbee、2.4Gwifi等2.4G信号，尺寸小巧，适用于不同FR4板厚的AD库文件 ANT-F-1-2.4G-0.4mmFR4 ANT-F-1-2.4G-0.6mmFR4 ANT-F-1-2.4G-0.8mmFR4 ANT-F-1-2.4G-1.0mmFR4 ANT-F-1-2.4G-1.2mmFR4 ANT-F-1-2.4G-1.6mmFR4 ANT-F-1-2.4G-2.0mmFR4 ANT-F-1-2.4G-2.4mmFR4 ANT-F-2-2.4G-0.8mmFR4 ANT-F-2-2.4G-1.2mmFR4 ANT-F-3-2.4G-1.6mmFR4

提出了一种新型高增益宽频天线结构，采用低介电介质，在高于贴片1 mm，间距2.5 mm处加载3个宽1.5 mm的方环形金属片。利用HFSS仿真软件对该天线进行仿真，最大增益达到了19.466 dB，比未加载时增加10.14 dB，相对带宽增加了1.37%，且全向性好，体积小，结构简单，成本低。 ### 一种新型高增益微带天线的关键技术与特性 #### 摘要与背景 本文介绍了一种新型的高增益宽频微带天线设计，该设计旨在克服传统微带天线存在的主要问题——频带较窄以及增益较低。这种新型天线通过在特定位置加载方环形金属片，结合使用低介电常数的介质材料，成功地实现了较高的增益性能（最大增益达19.466 dB）和较宽的工作频带（相对带宽增加了1.37%）。此外，这种设计还具有良好的全向辐射特性、较小的体积、简单的结构以及低廉的成本等优点。 #### 设计原理与结构特点 1. **低介电常数介质材料的选择**：采用低介电常数的介质材料作为支撑基板，能够有效减少信号传输过程中的损耗，从而提升天线的整体性能。 2. **方环形金属片的加载**：在距离贴片1mm的高度处，按照2.5mm的间距加载了3个宽度为1.5mm的方环形金属片。这些金属片的加入不仅提高了天线的增益，而且对天线的工作频带产生了积极的影响。 3. **结构优化**：通过优化天线的几何结构，包括调整金属片的数量、尺寸以及它们之间的间距等参数，使得天线能够在保持较小体积的同时实现更高的增益和更宽的工作频带。 #### 性能评估与仿真结果 1. **增益提升**：经过HFSS仿真软件的模拟测试，该天线的最大增益达到了19.466 dB，相比于未加载方环形金属片的设计，增益提高了10.14 dB。 2. **工作频带拓宽**：相对于传统的微带天线，本设计的相对带宽增加了1.37%，这意味着它能够在更宽的频率范围内提供稳定的性能表现。 3. **全向辐射特性**：该天线表现出良好的全向辐射特性，这使得它在各种应用场景下都能够保持一致的性能水平。 #### 技术细节 - **HFSS仿真软件的应用**：HFSS是一款强大的电磁场仿真软件，通过使用该软件可以精确地模拟天线的各项性能指标，包括增益、工作频带等。 - **天线结构与参数分析**：通过对不同结构参数（如金属片的尺寸、间距等）的细致调整和优化，研究人员能够有效地提高天线的增益，并拓宽其工作频带。 #### 结论与展望 该新型高增益宽频微带天线的设计成功解决了传统微带天线存在的频带窄和增益低的问题。通过采用低介电常数介质材料和特定位置加载方环形金属片的方式，不仅显著提升了天线的增益性能，而且还改善了其工作频带宽度。此外，该天线结构简单、体积小巧、成本低廉，非常适用于需要高性能、低成本解决方案的多种应用场合。未来的研究可以进一步探索更多创新的结构设计和技术手段，以期实现更高性能的微带天线产品。 这项研究为微带天线领域带来了新的突破，为解决实际应用中的问题提供了有力的技术支持。

通过矩形微带贴片天线的理论公式，和已知需要设计谐振频率，介质基板的介电常数等参数 通过matlab代码可以计算得到贴片的长、宽，介质基板的长宽大小