双频E形缝隙手机天线
天线设计与仿真
天线印制在一块厚度为1.6 mm、相对介电常数为4.4 的FR4印刷电路基板上，天线结构如图1所示。天线的辐射单元为E形缝隙，E形缝隙结构紧凑，且雕刻在地板的顶部，减小了天线的尺寸。E形缝隙天线采用阶梯微带线馈电方式，确保天线在较宽的频带内获得良好的阻抗匹配。天线的地板的长度为80 mm、宽度为40 mm，能满足大部分手机天线的要求。
E形缝隙作为天线的辐射单元，印刷在地板的顶部，中间缝隙枝节(A)终端开路。E形缝隙天线可以分解为三条谐振路径缝隙天线，即从枝节A分别到枝节B和C形成的两条1/4波长开路缝隙天线，和从枝节B到枝节C形成的传统半波长缝隙天线。作为谐振型天线，可以通过调整各谐振路径的设计参数，来控制它们的谐振频率。E形缝隙三条谐振路径的基本谐振频率(分别为f1、f2和f3)可以分别通过下面的等式得到：
1
f(1)
2 f
(2)
3
f(3) 其中L11、L22和L33分别为谐振路径1、2和3的总
长度，c为光速，
eff
ε为相对介电常数。根据上面的阐述，这种E形缝隙天线的设计步骤可以概括为如下所述。首先确定微带线馈电结构的尺寸，使馈电端口的特征阻抗约为50Ω；然后根据等式(1)～(3)确定E形缝隙各谐振路径的初始长度，使各辐射单元能辐射产生给定的谐振频率；最后调整天线其他的设计参数(如L1、L2、L3、W1)的尺寸，使天线具有良好的双频特性，满足设计要求。
根据上面阐述的设计步骤，我们首先应用电磁仿真软件Ansoft HFSS对天线进行了初始化设计，获得天线的尺寸参数如图1所示，天线所占的总尺寸为40 ×14 × 1.6 mm。为了说明各谐振路径的辐射特性，我们分别对各缝隙天线进行了仿真（对应的设计参数与图1中的尺寸相同），仿真的各缝隙天线的回波损耗如图2所示。从图中可以看出，当只有谐振路径1时，该缝隙天线只在低频产生单个谐振频率；当只有谐振路径3时，天线只在高频产生两个谐振频率；当谐振路径1、2和3组合在一起形成E形缝隙天线时，天线能在产生3个谐振频率，并由它们形成高低频两个通带。
(a) E形缝隙天线结构(单位：
mm)
(b) E形缝隙天线谐振路径
图1 天线结构和谐振路径
图2 各缝隙天线的回波损耗
通过电磁仿真软件Ansoft HFSS仿真，图3给出了E形缝隙天线的电流分布情况。从图中可以看出，在低频谐振频率920 MHz时，电流主要聚集在谐振路径1缝隙周围，说明920 MHz谐振频率是由谐振路径1辐射产生的，即谐振路径1缝隙是低频段辐射单元；在1830 MHz时，电流主要集中在谐振路径2缝隙周围，由谐振路径2辐射产生1830 MHz谐振
(a) 920 MHz
(b) 1830 MHz
(c) 2380 MHz
图3 天线电流分布频率；
频率。在2380 MHz 时，电流主要集中在谐振路径3周围，由谐振路径3辐射产生1830 MHz 谐振频率。当1830 MHz 和2380 MHz 谐振频率耦合在一起时，就形成宽频高频通带，即谐振路径2和3缝隙是天线高频段的辐射单元。从图中还可以看出，地板上的电流较小，有利于减小地板或其他手机器件对天线性能的影响。
在天线的设计过程中，如果知道了天线的尺寸参数的变化对天线性能的影响规律，那么我们就可以快速有效地完成天线的设计。在不改变天线其他尺寸参数的情况下，我们分析了缝隙宽度对天线回波损耗的影响，如图4所示。从图中可见，缝隙宽度W 1的变化对天线低频段影响不大，但对高频段影
响较大，随着W 1的增大，高频通带的阻抗匹配得到改善。从上面的分析可以看出，通过改变缝隙天线的宽度，可以有效地改变高频通带的阻抗特性。
图4 缝隙天线宽度对天线性能影响
(a)
(b)
(c)
图5 天线尺寸参数对天线性能影响
不同夹角V型蝶形天线性能比较
第７期 李长勇，等：不同夹角Ｖ型蝶形天线性能比较 （ａ）Ｖ型蝶形天线三角网格图（口＝６０。，目一６０。） －ｏ．０２－０．０１ ０．００Ｏ．０１ （ｂ）馈电模型 图２天线三角网格化模型 ３ Ｖ型蝴蝶结天线特性仿真分析 利用前面建模和分析方法，用Ｍａｔｌａｂ编程进行 数值计算。天线的三角面张角口一６０。、天线长度Ｌ一 ２０ ｃｍ时，在天线两臂夹角为３０。、４５。、６０。、９０。、１８０。（平 面结构）时，分别计算在馈电电压幅值为１Ｖ，频率从 ２５ＭＨｚ～４ ＧＨｚ，频率间隔为２５ＭＨｚ，共１６０个频点 时的阻抗矩阵，并求解矩量方程，分别得到５种夹角下的天线输入电阻、电抗、反射系数、增益、辐射功率和辐射方向性，对这些参数进行了比较分析。３．１输入阻抗与反射系数 在５种夹角下，输入电阻和电抗的变化规律基本一致，馈电电压的频率增加时，蝴蝶结天线的输入阻抗会发生一定的振荡，且在ｌＧＨｚ左右出现峰值，如图３。但与文献［１３］中的偶极子天线的仿真结果相比，阻抗特性曲线的振荡要小得多，在Ｏ～ ４ ＧＨｚ的分析频带内，振荡的次数和极大值发生的 频点与天线的电长度有关。夹角越大，输入电阻也越大（除峰值处）且振荡幅度越小，说明输入电阻随频率变化相对平稳，如图３（ａ），输入电抗的变化与输入电阻变化类似，如图３（ｂ）。 通过对平面结构，张角为口一６０。时，４种长度 １０、２０、４０、８０ ｃｍ蝴蝶结天线的输入阻抗的曲线比 较可知，不同长度的天线的输入阻抗曲线只是在横坐标上的伸缩关系，这种关系在反射系数、增益、辐射功率的曲线上也同样存在。天线长度越长，输入阻抗小幅振荡的频带越宽，低反射系数对应的频带越宽，也就是越向低频扩展，越有利于低频的辐射。 图４中，在观测的频带内，反射系数益线有几个谷值，也就是说在几个频点处有更小的反射系数。平面结构天线的反射系数的最小值出现在一低的频率处（第一个极小值），而有夹角的天线的反射系数 最小值出现在中间频率处，夹角越小，该频率越大，这说明小夹角对高频率的辐射能力强。 口一９０。与口一１８０。２种情况的输入阻抗与反射系数曲线几乎完全重合，且在这之间的其它角也重合，这说明，夹角目张大到一定的数值（９０。）时对输入阻抗的影响不大。 ｏ 童 卸 ＿＜ 解 ａ 档 脚一＜ 簿 ，，ＧＨｚ （ａ）实部（输入电阻） ，，ＧＨｚ （ｂ）虚部（输入电抗）图３天线输入阻抗曲线 ３．２辐射功率和增益 天线辐射功率是在天线馈电信号的幅度为１ Ｖ 时的辐射功率，曲线变化规律与文献［１３］给出的一致，但夹角越大，整个频段内的辐射功率越小，在频带 ｍ￡｜ ｍ∞叭∞∞Ｏｎ ｎ仉ｎｎ ｃ；
波导缝隙天线的设计和仿真
波导缝隙天线的设计和仿真 波导馈电的缝隙阵天线自第二次世界大战以后有很大发展。它广泛用于各种领域： 1、地面、舰载、机载雷达 2、导航雷达 3、气象雷达 4、雷达信标天线LL ……………………………… 特别最近十几年，随着对雷达抗干扰要求的提高、脉冲多普勒可视雷达的发展，要求天线应具有低副瓣或极低副瓣的性能，使波导缝隙天线成为此项要求的优选形式。同时随着各种计算机辅助技术的发展，如数控机床的使用，天线的整体焊接技术等，为波导缝隙天线的使用创造了基础。 波导缝隙构成的阵列主要有两种形式，即波导宽边开缝和波导窄边开缝，我们本次主要向大家介绍的是波导宽边开缝而构成的波导缝隙天线阵的设计与仿真。 波导宽边纵缝阵列天线不但具有口面效率高、副瓣电平低等优良的电气性能，而且还有厚度小、重量轻、结构紧凑、强度高、安装方便、抗风力强、功率容量大等特点，从而在机载火控雷达、导弹巡航等方面有着其它天线无法替代的优势。下面是几个波导宽边缝隙构成的阵列在实际中的应用实例。
主要讨论的内容： 1.波导缝隙天线的设计基础理论 2.波导缝隙行波线阵天线的设计和仿真 3.波导缝隙驻波线、面阵天线的设计和仿真 4.波导缝隙天线的Ansoft HFSS的实例设计和仿真（一）波导缝隙阵天线设计的基础理论 本章中您主要的目标是： 1.熟悉波导缝隙天线的基本概念。 2.了解波导缝隙的基本等效电路。 3.理解波导缝隙天线的基本电参数和缝隙阵列的构成。 4.知道波导缝隙天线的基本设计过程。
把一根波导放在自由空间，在波导输入端输入信号，波导终端接匹配负载。如果在波导宽边或窄边上切割一个窄的缝隙，此缝隙切断波导壁上的传导电流，在缝隙上将产生电场，且对波导内壁电流产生扰动，并从波导内耦合部分电磁能量向自由空间辐射。随着缝隙切割在波导壁的位置不同，形成不同的缝隙形式。
6手机内置天线设计
手机内置天线设计 在手机制造商中，为什么大家公认NOKIA的手机信号好呢？为什么大家都认为MOTO的手机信号好且性能稳定呢？主要原因是NOKIA和MOTO等大公司在天线与RF方面的设计流程的理念与国内厂商不一样。像MOTO公司所要主张的那样，手机设计首先要保证信号好，即RF性能好；其次要保证音频性能好，话都听不清打什么电话呢？所以，在他们的初期方案中就包含了与天线相关的基于外观、主板、结构等的总体环境设计。由于外观、主板、结构、天线是作为一个整体，提供给天线的预留空间及内部的RF环境十分合理，所以天线性能优越也在情理之中。 反观国内的手机设计，负责项目管理和主持项目设计的人员对天线的认识不足，同时受结构方案和外形至上的制约，到最后来“配”天线，对天线的调试匹配占了整个天线设计流程的大部份时间，这与包含天线的整体方案设计有本质的区别，往往就导致留给天线的面积和体积不足，或在天线下面安置喇叭、摄像头、马达、FPC 排线等元件，造成天线性能下降。实际上，如果在方案预研和总体设计阶段，让RF 与天线方面的技术人员有效参与进来，进行有效的RF和天线设计沟通和评估，ID、结构、RF设计兼顾天线和整体性能，那么设计出优质的手机产品有什么难的呢？ 一、内置天线对于手机整体设计的通用要求 主板 a.布线在关联RF的布线时要注意转弯处运用45度角走线或圆弧处理，做好铺地隔离和走线的特性阻抗仿真。同时RF地要合理设计，RF信号走线的参考地平面要找对（六层板目前的大部份以第三层做完整的地参考面），并保证RF信号走线时信号回流路径最短，并且RF信号线与地之间的相应层没有其它走线影响它（主要是方便PCB布线的微带线阻抗的计算和仿真）。PCB板和地的边缘要打“地墙”。从RF模块引出的天线馈源微带线，为防止走线阻抗难以控制，减少损耗，不要布在PCB的中间层，设计在TOP面为宜，其参考层应该是完整地参考面。并且在与屏蔽盒交叉处屏蔽盒要做开槽避让设计，以防短路和旁路耦合。天线RF馈电焊盘应采用圆角矩形盘，通常尺寸为3×4mm，焊盘含周边≥0.8mm的面积下PCB所有层面不布铜。双馈点时RF与地焊盘的中心距应在4～5mm之间。 b.布板RF模块附近避免安置一些零散的非屏蔽元件，屏蔽盒尽量规整一体，同时少开散热孔。最忌讳长条形状孔槽。含金属结构的元件，如喇叭、马达、摄像头基板等金属要尽量接地。对于折叠和滑盖机，应避免设计长度较长的FPC（FPC 走线的时钟信号及其倍频容易成为带内杂散干扰），最好两面加接地屏蔽层。 c.常见问题 对于传导接收灵敏已经满足要求（或非常优秀）但整机接收灵敏度差的情况，特别是PIFA天线，其辐射体的面积和形式还是对辐射接收灵敏度有一定的影响，可以在天线方面做改进。 整机杂散问题原因在于天线的空间辐射被主板的金属元件（包括机壳上天线附近的
双频E形缝隙手机天线
天线设计与仿真 天线印制在一块厚度为1.6 mm、相对介电常数为4.4 的FR4印刷电路基板上，天线结构如图1所示。天线的辐射单元为E形缝隙，E形缝隙结构紧凑，且雕刻在地板的顶部，减小了天线的尺寸。E形缝隙天线采用阶梯微带线馈电方式，确保天线在较宽的频带内获得良好的阻抗匹配。天线的地板的长度为80 mm、宽度为40 mm，能满足大部分手机天线的要求。 E形缝隙作为天线的辐射单元，印刷在地板的顶部，中间缝隙枝节(A)终端开路。E形缝隙天线可以分解为三条谐振路径缝隙天线，即从枝节A分别到枝节B和C形成的两条1/4波长开路缝隙天线，和从枝节B到枝节C形成的传统半波长缝隙天线。作为谐振型天线，可以通过调整各谐振路径的设计参数，来控制它们的谐振频率。E形缝隙三条谐振路径的基本谐振频率(分别为f1、f2和f3)可以分别通过下面的等式得到： 1 f(1) 2 f (2) 3 f(3) 其中L11、L22和L33分别为谐振路径1、2和3的总 长度，c为光速， eff ε为相对介电常数。根据上面的阐述，这种E形缝隙天线的设计步骤可以概括为如下所述。首先确定微带线馈电结构的尺寸，使馈电端口的特征阻抗约为50Ω；然后根据等式(1)～(3)确定E形缝隙各谐振路径的初始长度，使各辐射单元能辐射产生给定的谐振频率；最后调整天线其他的设计参数(如L1、L2、L3、W1)的尺寸，使天线具有良好的双频特性，满足设计要求。 根据上面阐述的设计步骤，我们首先应用电磁仿真软件Ansoft HFSS对天线进行了初始化设计，获得天线的尺寸参数如图1所示，天线所占的总尺寸为40 ×14 × 1.6 mm。为了说明各谐振路径的辐射特性，我们分别对各缝隙天线进行了仿真（对应的设计参数与图1中的尺寸相同），仿真的各缝隙天线的回波损耗如图2所示。从图中可以看出，当只有谐振路径1时，该缝隙天线只在低频产生单个谐振频率；当只有谐振路径3时，天线只在高频产生两个谐振频率；当谐振路径1、2和3组合在一起形成E形缝隙天线时，天线能在产生3个谐振频率，并由它们形成高低频两个通带。 (a) E形缝隙天线结构(单位： mm) (b) E形缝隙天线谐振路径 图1 天线结构和谐振路径 图2 各缝隙天线的回波损耗 通过电磁仿真软件Ansoft HFSS仿真，图3给出了E形缝隙天线的电流分布情况。从图中可以看出，在低频谐振频率920 MHz时，电流主要聚集在谐振路径1缝隙周围，说明920 MHz谐振频率是由谐振路径1辐射产生的，即谐振路径1缝隙是低频段辐射单元；在1830 MHz时，电流主要集中在谐振路径2缝隙周围，由谐振路径2辐射产生1830 MHz谐振
HFSS 缝隙天线设计
Ansoft HFSS Version 8 / 8.5 Training Workbook Slot Antenna EDA教学网 https://www.sodocs.net/doc/1b501217.html,
Conventions: ?Capitalized text refers to menu items (i.e. choose MODEL/MEASURE is an instruction to click on the Measure command under the Model menu) ?Bold Faced text is the text that is to be entered from the keyboard. ?Italicized text will signify the names of buttons that you will click on
Introduction: We will create a model of a stripline fed annular-ring slot antenna. The objective will be to duplicate the results presented in the paper by C. Chen, et al, “Stripline-fed arbitrarily shaped printed-aperture antennas,”IEEE Trans. On Ant. And Propagat., Vol. 45, No. 7, July 1997, pp. 1186-1198, specifically the antenna described in Figure 11 of the paper. The stripline is spaced midway between the two ground layers and has a width of 2.6 mm. The ground layers are spaced 3.14 mm apart and the dielectric has an εr=2.2. The annular-ring slot on the upper ground plane has an inner radius of 9.2 mm and an outer radius of 13.2 mm. The stripline ends at the point directly below the center of the ring. In the paper data for this structure that was computed using the BEM (assuming infinite substrate and ground layers) is presented. Measured data is also presented, but details on the size of the actual ground/substrate layers of the experimental model were not given. The measured data had a resonance at 5.64 GHz. for this antenna. The |S11| was ≈ -25dB at that point. The computed data presented had a resonance at ≈ 5.59 GHz with |S11| ≈ -31.5dB. We will attempt to model this antenna using a finite sized substrate/ground layers and an ABC. For this case let’s use a substrate/ground that is square with dimension of 60 mm. The adapt frequency will be 5.3 GHz., which has a free space wavelength of approximately 57 mm.
三分钟告诉你!如何应对多频手机中的天线问题
三分钟告诉你！如何应对多频手机中的天线问题 中心论题：多频手机对开关技术要求 射频开关的设计要求 解决方案：射频开关要求具有低插损、高隔离和线性度特点 使用UltraCMOS制造的开关应对多频手机体积缩小的挑战 现在手机中的射频信号通道越来越拥挤。蜂窝电话已经从双频向三频甚至四频快速发展。这些复杂手机还需要处理来自外围无线设备的各种信号，如蓝牙、Wi-Fi和GPS。而随着WiMAX和LTE（4G）的加入，这种复杂度将越来越高。在移动电话中，天线开关控制着天线接入所有这些无线信号，实质上起着网守的作用。 多频手机设计面临着很大的挑战，因为所有这些信号工作在不同的带宽，而且它们都需要接入天线。为了取得最优的性能和外形尺寸，它们最好能通过单个射频开关接入天线。对开关制造商来说，这意味着从单刀四掷（SP4T）相应发展到SP7T甚至SP9T配置才能处理越来越多的信号。这种先进的开关需要能够处理由宽带CDMA（WCDMA）和低功率I/O无线设备带来的额外移动通信频段的接入。 可以预期的是，手机复杂性会越来越高，要求能够处理更多频段的信号。市场将至少标准化七个频段，并且要留出一个空间给第八个频段（LTE）使用。即使今后发生合并，射频电路中由于合并留出的空间也会很快被越来越流行的、也需要接入天线的外围无线电设备和功能所挤占。 为了支持互联网、多媒体和视频，3G移动手机市场已经转向WCDMA。相应的GSM也演变成GSM/WCDMA双模技术。为了满足全球需求，目前的GSM手机最多有4个发送（Tx）和4个接收（Rx）通道。增加WCDMA后每个新的频段都要增加另外一个Tx/Rx 通道。目前的移动手机设计倾向于采用4xGSM（850、900、1800、1900MHz）和3xWCDMA （850、1900、2100MHz）前端。因此，手机复杂度已经达到空前的水平。 多频手机中的任何设计折中都要求满足或超过所有标准提到的性能等级。一般情况下，多模多频的移动手机使用单个功放模块来处理四频GSM/EDGE信号。另一方面，每个
手机内置天线慎用FPC
手机内置天线慎用FPC 目前，研发和生产的手机内置天线绝大多数是由金属弹片和塑料支架组成。此种结构形式可以保证安装可靠、天线性能稳定。其缺点是： 需要开发和制作五金及塑料模具，制作周期长，费用较高。制作一套连续冲五金模具最快也要五至六天，制作一套塑胶模具最快也要六至七天。通常情况，一套五金加塑胶模具总费用在万元以上。为了缩短研发周期，规避产品研发失败而产生的模具费用损失，人们尝试用FPC（柔性线路板）代替五金弹片甚至代替天线支架，取消传统的热熔工艺，用不干胶直接粘在手机外壳（或天线支架）上。此种简单、快捷的天线生产工艺到底怎样呢？ 近年来，我们总计生产了几十套FPC天线，根据我们对此种天线质量的分析和对最早使用该种天线的手机生产商调查，我们的结论是： 使用FPC粘到手机外壳（或支架）的天线，存在一定质量隐患。每家FPC 厂都是用生产普通线路板的流程来生产天线，从FPC投料到天线出厂检验很难做到像五金和塑料天线一样规范化操作，生产标准、生产工艺无法控制，更难保证各批次性能一致。如果确实需要使用FPC则必须在设计、生产和检验中应该注意如下问题： （一）在FPC天线中不干胶是重要固定材料，优良的永久性粘胶剂、合适的粘贴工艺是该天线质量的重要保证。然而，天线厂对于选用良好不干胶、不干胶的成分合成、不干胶的使用方法等了解甚少，或者可说是束手无策，形成完全依赖FPC线路板厂，失去质量控制，这种状态必须改变。 1。不同的被粘贴物表面对粘贴影响很大，粗燥的被粘贴物表面就需要粘度较强的粘胶剂，不然天线容易翘起即粘性不如人意。 2。被粘贴表面有平面和曲面之分，如果天线设计具有一定弧度则必须具有很强的粘合力。 3。FPC基材的柔性对于不干胶的粘合非常重要，特别是天线弧度较大时则必须有很好的柔性，否则，这款天线在短期内就会发生性能变化。较薄的基材有较好的柔性，然而这与天线性能存在矛盾。
基于HFSS的双频微带天线仿真及设计
基于HFSS的双频微带天线仿真及设计 随着无线通信技术的快速发展，无线通信已经广泛应用到雷达"移动通信"卫星定位"无线局域网络"卫星电视等诸多领域!而天线则是无线通信系统中信号发射和接收的关键部分，它直接影响着无线通信的性。随着移动通信中跳频"扩频等通信技术的发展，同时为了满足与多个终端的通信要求，实现多系统共用和收发共用等功能，这就要求天线在不同频段下工作。因此天线的多频段通信技术成为现代无线通信领域迫切需要研究的问题。 微带天线有多种馈电方式，其中同轴线馈电是一种最常用的馈电方式!同轴线馈电是将同轴插座安装在接地板上，本文在一种常用的2.45GHz同轴馈电微带天线的基础上，利用HFSS三维电磁仿真软件合理设计同轴馈电的位置及改变辐射贴片的尺寸，使天线获得一个新的谐振频率，大小为 1.9GHz，且输入阻抗为50Ω左右，并且对仿真结果进行了详细的分析。最后根据仿真结果制作天线实物，在实际的电磁环境下对天线的驻波比进行测试，得到较好的效果。 1 2. 45 GHz同轴馈电微带天线参数 一种常用的2. 45 GHz同轴馈电微带天线的原理图如图1和图2所示
图1 中L0为辐射贴片X轴长度，L0= 27．9 mm; W0为辐射贴片Y 轴长度宽度，W0= 40 mm; L1为同轴馈电点离辐射贴片中心距离，L1 = 6.6 mm。图 2 中介质基片厚度H = 1． 6 mm; 介质基片介电常数ε = 4.4。 2双频微带天线设计 在 2． 45 GHz 微带天线中的辐射贴片在 X 轴方向的长度为 27． 9 mm，同轴线馈电点( A 点) 离辐射贴片中心距离为 6． 6 mm。只需在此基础上分析给出微带天线的辐射贴片在Y轴方向的长度和同轴线馈电点 ( B 点) 的位置，能够使天线能够工作于9 GHz，然后过 A 点和 B 点的垂直相交点( C 点) 即为需要找到的双频馈电点。X轴上的 A 点为激发2． 45 GHz 工作频率的馈电点，其输入阻抗为 50 Ω左右，由于 A 点位于辐射贴片Y轴方向的中心线上，因此不会激发Y轴上的工作频率。同时，Y轴上的 B 点为激发 1． 9 GHz 工作频率的馈电点，其输入阻抗为50 Ω左右，由于位于辐射贴片X方向的中心线上，因此不会激发X轴上的工作频率。如果将馈电点放置于C点位置，此时天线可以同时激发X轴的工作频率和Y轴的工作频率，且在这两种模式下均能得到50 Ω左右的输入阻抗，那么此时天线就可以实现双频工作。 扩展1. 95 GHz谐振频率后的馈电点(C点)位置如图3所示。
实验八 波导缝隙阵天线的设计与仿真
实验八波导缝隙阵天线的设计与仿真 一、实验目的 1.设计一个波导缝隙阵天线 2.查看并分析波导缝隙阵天线的 二、实验设备 装有HFSS 13.0软件的笔记本电脑一台 三、实验原理 波导缝隙阵具有口面效率高、副瓣电平低等优良的性能。这里考虑宽边纵向谐振式驻波阵列，每个缝隙相距0.5λg ，距离波导宽边中心有一定偏移。Stevenson 给出宽边上纵向并联缝隙的电导为 ()a x g g π21sin = ()()g g b a g λλπλλ2cos 09.221= 其中，x 为待求的偏移，a 为波导内壁宽边长度，λg 为波导波长。在具体的设计中，可以利用HFSS 的优化功能来确定缝隙的谐振长度。首先确定在谐振缝隙设计中存在的几个变量，主要有缝隙偏移波导中心线的距离Offset ，缝隙的长度L ，缝隙的宽度W 等。一般可根据实际的加工确定出缝隙的宽度W ，应用HFSS 的优化功能得出缝隙的偏移量Offset 和缝隙长度Length 。如图1所示，在波端口的Y 矩阵参数可以等效于距检测端口的1/2个波导波长的缝隙中心的Y 矩阵参数，根据波导缝隙的基本设计理论，在谐振时缝隙的等效阻抗或导纳为实数。因此，当缝隙谐振时有Im(Y)=0。 单缝谐振长度优化示意图如下： 设计一个由20个缝隙组成的缝隙阵，采用Chebyshev 电流分布，前10个缝的电平分布如下： n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 a n 0.33 0.29 0.39 0.5 0.62 0.73 0.83 0.91 0.97 1.0 根据电平分布进行归一化：∑==101212n n a K 短 路 波端口g λ41g λ2 1L
手机双频天线设计论文综述
通信工程专业实训 题目：手机内置天线的设计 专业：通信2班 学号：1167119226 姓名：李盼 指导老师：杜永兴 分数：_________________
目录 摘要： 关键字： 第一章：背景介绍 第二章：实训过程记录第三章：实训结论 第四章：实训总结 第五章：参考文献
摘要：现在的电子通讯技术飞速发展，随着技术可经济的推进，人们对手机的要求越来越高，然而手机的基本功能就是打电话，而对手机的内置天线要求就更高难度更大，小型化，并且能工作在不同的频段下，文中主要研究双频手机PIFA天线。采用了开槽的的设计方法实现了天线的双频，工作性能良好，易于实现，现在大多数手机都使用这种天线。 关键字：PIFA天线，双频，GSM,DCS,HFSS 第一章：背景介绍 1.1 移动通信对手机天线的要求 天线最主要的功能在于转换两种不同传播介质中的电磁波能量。在能量转换的过程中，会出现收发信机与天线及天线与传播介质之间的不连续接口。在无线通讯系统中，天线必须依照这两个接口的特性来做适当的设计，以使得收发信机、天线以及传播介质之间形成一个连续的能量传输路径。 移动通信手机对天线的要求： 外在要求： 天线尺寸小，重量轻，剖面低，携带方便，机械强度好 电性能要求： 水平面要求有全向辐射方向图，频带宽，效率高，增益高，受周围环境影响小，对人体辐射伤害小 1.2 手机天线的指标意义 天线输入阻抗： 天线的输入阻抗是以收发机与天线间的接口往天线端看入所得到的阻抗值。这一数值对天线的辐射效率，天线的带内增益波动，天线前端的功率容量有很大的影响。手机天线是一种驻波天线，，天线的阻抗不匹配，将导致大量的信号反射，使天线的辐射效率降低，同时由于反射的影响使得天线在宽频带内的增益有抖动，如果天线的驻波为6，手机前端的击穿电压将降为原来的1/6，而功率容量就会下降。 手机天线驻波对天线效率的影响不可不慎。 天线的驻波要求，我们目前统一要求为小于3。
HFSS双频微带天线设计说明
一设计容简介 双频工作是微带天线设计的重要课题之一，相关的设计包括使用多层金属片，具槽孔负载之矩形金属片，具矩形缺口的正方形金属片，具短金负载的金属片，倾斜槽孔耦合馈入的矩形金属片等。其中，获得双频工作的一种最简单的方法是辐射贴片的长度对应一个频率谐振，其宽度对应另一个频率谐振，然后从对角线的一角馈电，就能使同一个辐射贴片工作于两个频率上。其结构如图1所示。 图1 故在这个设计中，L1是表示馈电点长度方向的x坐标的变量，其值为7mm,表示的中心频率为2.45GHZ，输入阻抗为50欧姆。L2是表示馈电点的y坐标的变量，其值为10mm,表示的中心频率为1.7GHZ。输入阻抗为50欧姆。 设计模型的中心在坐标原点上，辐射贴片的长度方向是沿着x轴方向，宽度 方向是沿着y方向的。介质基片的大小是辐射贴片的两倍，参考地面辐射贴片使用理想薄导体。因为使用50欧姆的同轴线馈电，这里使用半径为0.6mm的材质 为pec的圆柱体模型。而与圆柱体相接的参考地面需挖出一个半径为1.5mm的圆孔，将其作为信号输入输出端口，该端口的激励方式设置为集总端口激励，端口归一化阻抗为50欧姆。 HFSS仿真设计过程 1.新建工程文件 （1）运行HFSS并新建工程：双击快捷图标，启动HFSS软件。新建一个工程文件，工程名为Dual_Patch.hfss文件。 （2）设置求解类型：选择hfss→Solution Type,选中Driven Modal,然后点击OK。（3）设置模型长度：选择Modeler→Units选项设置为mm。点击OK。
2.添加和定义设计变量 在HF SS →Design Propertied 命令，打开设计属性对话框，然后单击对话框。在Name文本框中输入第一个变量名称H，在value文本框中输入该变量的初始值为1.6mm。 使用相同的方法，分别定义变量L0,W0,L1,length，L2。其初始值分别为28mm，37.26mm,7mm，30mm，10mm点击确定。设计属性对话框如图所示。 3.设计建模 （1）创建介质基片：在主菜单中选择Draw→Box命令，进入创建长方体的状态，然后三维模型窗口创建任意一个长方体。打开新建长方体属性对话框，把长方体的名称修改为Substrate,设置材质为FR4_epoxy,设置透明度为0.6.再双击历史树Substrate下的CreateBox选项，打开Command选项卡，在position文本框中输入顶点位置坐标为（-L0，-W0，0），在Xsize,Ysize和Zsize文本框中分别输入长方体的长宽高为2*L0，2*W0，H。如图3-1所示。这时就创建好了名称为Substrate 的介质基片模型。然后按Ctrl＋D 全屏显示物体模型。 图3-1介质基片模型 （2）创建辐射贴片：在主菜单中选择Draw →rectangle命令，进入创建矩形面的状态，然后任意创建一个矩形面。双击Solids节点下的rectangle1选项，打开新建矩形面属性对话框的Attribute选项卡，把矩形面的名称修改为Patch,设置透明度为0.4.再双击历史树Substrate下的Createrectangle选项，打开Command 选项卡，在position文本框中输入顶点位置坐标为（-L0/2，-W0/2，H），在Xsize,Ysize文本框中分别输入矩形面的长宽为L0，W0。如图3-2所示。这时就创建好了名称为patch辐射贴片模型。然后按Ctrl D 全屏显示物体。
HFSS双频微带天线设计
一设计内容简介 双频工作是微带天线设计的重要课题之一，相关的设计包括使用多层金属片，具槽孔负载之矩形金属片，具矩形缺口的正方形金属片，具短金负载的金属片，倾斜槽孔耦合馈入的矩形金属片等。其中，获得双频工作的一种最简单的方法是辐射贴片的长度对应一个频率谐振，其宽度对应另一个频率谐振，然后从对角线的一角馈电，就能使同一个辐射贴片工作于两个频率上。其结构如图1所示。 图1 故在这个设计中，L1是表示馈电点长度方向的x坐标的变量，其值为7mm,表示的中心频率为2.45GHZ，输入阻抗为50欧姆。L2是表示馈电点的y坐标的变量，其值为10mm,表示的中心频率为1.7GHZ。输入阻抗为50欧姆。 设计模型的中心在坐标原点上，辐射贴片的长度方向是沿着x轴方向，宽度 方向是沿着y方向的。介质基片的大小是辐射贴片的两倍，参考地面辐射贴片使 用理想薄导体。因为使用50欧姆的同轴线馈电，这里使用半径为0.6mm的材质 为pec的圆柱体模型。而与圆柱体相接的参考地面需挖出一个半径为1.5mm的圆孔，将其作为信号输入输出端口，该端口的激励方式设置为集总端口激励，端口 归一化阻抗为50欧姆。 HFSS仿真设计过程 1.新建工程文件 （1）运行HFSS并新建工程：双击快捷图标，启动HFSS软件。新建一个工程文件，工程名为Dual_Patch.hfss文件。 （2）设置求解类型：选择hfss→Solution Type,选中Driven Modal,然后点击OK。
（3）设置模型长度：选择Modeler→Units选项设置为mm。点击OK。 2.添加和定义设计变量 在HFSS →Design Propertied 命令，打开设计属性对话框，然后单击对话框。在Name文本框中输入第一个变量名称H，在value文本框中输入该变量的初始值为1.6mm。 使用相同的方法，分别定义变量L0,W0,L1,length，L2。其初始值分别为28mm，37.26mm,7mm，30mm，10mm点击确定。设计属性对话框如图所示。 3.设计建模 （1）创建介质基片：在主菜单中选择Draw→Box命令，进入创建长方体的状态，然后三维模型窗口创建任意一个长方体。打开新建长方体属性对话框，把长方体的名称修改为Substrate,设置材质为FR4_epoxy,设置透明度为0.6.再双击历史树Substrate下的CreateBox选项，打开Command选项卡，在position文本框中输入顶点位置坐标为（-L0，-W0，0），在Xsize,Ysize和Zsize文本框中分别输入长方体的长宽高为2*L0，2*W0，H。如图3-1所示。这时就创建好了名称为Substrate 的介质基片模型。然后按Ctrl＋D 全屏显示物体模型。 图3-1介质基片模型 （2）创建辐射贴片：在主菜单中选择Draw →rectangle命令，进入创建矩形面的状态，然后任意创建一个矩形面。双击Solids节点下的rectangle1选项，打开新建矩形面属性对话框的Attribute选项卡，把矩形面的名称修改为Patch,设置透明度为0.4.再双击历史树Substrate下的Createrectangle选项，打开Command 选项卡，在position文本框中输入顶点位置坐标为（-L0/2，-W0/2，H），在
一种用于WLAN的双频微带天线的设计与分析
泉州师范学院 毕业论文（设计） 题目一种用于WLAN的双频微带天线的设计与分析 物理与信息工程学院电子信息科学与技术专业07 级学生姓名刘文杰学号070303048 指导教师余燕忠职称副教授 完成日期2011年4月 教务处制
一种用于WLAN的双频带微带天线的设计与分析 物理与信息工程学院电子信息科学与技术专业 070303048 刘文杰 指导教师余燕忠副教授 【摘要】对于频谱的资源日益紧张的现在通讯领域，迫切要求天线具有双极化的功能。利用Ansoft HFSS 设计一个微带天线结构，使其具有双频带特性，微带天线的两个工作中心频率分别为2.4GHZ和5.8GHZ。本文提出并设计一款双频微带天线的结构，借助HFSS软件对该结构进行仿真。经过仿真分析，该天线的谐振频率分别为：2.53GHZ和6.05GHZ的相对带宽分别达到632%和10.8%，满足无线局域网的标准的要求。【关键词】Ansoft HFSS；微带天线；双频带；无线通讯。
目录 引言 (5) 第一章微带天线的简介 (6) 1.1当今天线的发展趋势 (6) 1.2微带天线研究的背景 (6) 1.3双频微带天线的研究意义 (6) 第二章双频微带天线设计 (7) 2.1双频微带设计的任务 (7) 2.2双频微带天线设计的基本要求 (7) 2.3双频微带天线设计方案论证 (7) 2.4A NSOFT HFSS软件的介绍 (7) 2.5A NSOFT HFSS设计的流程 (9) 2.6A NSOFT HFSS可显示的参数 (9) 2.7双频微带天线的设计过程 (10) 第三章双频微带天线的仿真及分析 (12) 3.1天线的仿真图形 (12) 3.2改变天线的双缝宽度对天线的影响 (144) 3.3改变天线的双缝位置对天线的影响 (17) 3.4天线的改进方向 (19) 第四章微带天线的优化设计 (20) 4.1优化设计的定义 (20) 4.2优化设计的步骤 (20) 4.3对微带天线的优化设计 (20) 4.4优化后微带天线的性能 (21) 第五章结束语...................................................................................................... 错误！未定义书签。致谢........................................................................................................................ 错误！未定义书签。
天线设计注意事项
手机天线设计注意事项总结 一、主板 1.布线在关联RF的布线时要注意转弯处运用45度角走线或圆弧处理，做好铺地隔离和走线的特性阻抗仿真。同时RF地要合理设计，RF信号走线的参考地平面要找对，并保证RF信号走线时信号回流路径最短，并且RF信号线与地之间的相应层没有其它走线影响它。PCB板和地的边缘要打“地墙”。从RF 模块引出的天线馈源微带线，为防止走线阻抗难以控制，减少损耗，不要布在PCB的中间层，设计在TOP面为宜，其参考层应该是完整地参考面。并且在与屏蔽盒交叉处屏蔽盒要做开槽避让设计，以防短路和旁路耦合。 2.布板RF模块附近避免安置一些零散的非屏蔽元件，同时少开散热孔。最忌讳长条形状孔槽。天线投影区域内有完整的铺地，同时不要天线侧安排元器件，特别是含金属结构的元件，如喇叭、马达、摄像头基板等金属元件和低频驱动器件，要尽量接地。它们对天线的电性性能有很大的负面影响. 3.天线的空间辐射会被主板的金属元件（包括机壳上天线附近的金属成分装饰件）耦合吸收后产生一定量的二次辐射，频率与金属件的尺寸关联。会造成整机产生一定的杂散，整机杂散问题还与天线与RF模块之间的谐振匹配电路有关，如果谐振匹配电路的稳定性不好，很容易激发产生高次谐波的干扰。因此要求此类元件有良好的接地，消除或降低二次辐射。
二、机壳的设计 由于手机内置天线对其附近的介质比较敏感，因此，外壳的设计和天线性能有密切关系。外壳的表面喷涂材料不能含有金属成分，壳体靠近天线的周围不要设计任何金属装饰件或电镀件。若有需要，应采用非金属工艺实现。机壳内侧的导电喷涂，应止于距天线20mm处。对于纯金属的电池后盖，应距天线20mm以上。如采用单极天线，面板禁用金属类壳体及环状金属装饰。电池（含电连接座）与天线的距离应设计在5mm以上。 三、天线结构 1）PIFA天线基本注意： 1，天线空间一般要求预留空间：W（宽），L（长），H（高）其中W（15-25mm）、L（35-45mm）、H（6-8mm)。其中H和天线谐振频率的带宽密切相关。W、L决定天线的最低频率。如果天线面积如下： 双频（GSM/DCS）：600x6~8mm 三频（GSM/DCS/PCS）：700x7~8mm 满足以上要求则GSM频段一般可能达到-1~0dBi，DCS/PCS可达0~1dBi。当然高度越高越好，带宽性能得到保证。 2，内置天线尽量远离周围马达、SPEARKER、RECEIVER等较大金属物体。有时候有摄像头出现，这时候应该把天线这块挖空，尽量作好摄像头FPC的屏蔽（镀银襁），否则会影响接收灵敏度。尽量避免PCB上微带、引线等与天线弹片平行。
波导缝隙天线的设计仿真方案详细教程
波导缝隙天线的设计仿真方案详细教程 1. 引言波导缝隙阵列天线口径幅度易于控制，具有辐射效率高，方向性强，结构紧凑等特点，而且容易实现低副瓣乃至极低副瓣，因此在雷达和通信领域有着广泛的应用。高频仿真软件HFSS在电磁仿真领域有着广泛的应用，有着高仿真精度、高稳定性的特点。使用HFSS 的3D建模功能，可以很容易解决简单的模型创建问题，但是对于复杂天线结构模型的建立，没有特别有效的方法，使得建模过程十分繁琐耗时，而且容易出错。利用HFSS 提供的VBScript脚本功能，可以对软件进行二次开发，以VBScript作为接口，利用Matlab调用HFSS协同建模仿真，可以简化模型建立的操作，节约设计时间。本文提出了一套波导缝隙天线的快速建模方法，设计了一个波导宽边裂缝阵列天线。并以此波导缝隙天线为例，应用Matlab协同HFSS建立模型仿真，对仿真结果进行了分析。 2.基本理论波导缝隙天线是在波导宽壁或窄壁上开缝的天线，波导中传输的电磁波可以通过缝隙向外界进行辐射。 通常有宽边偏置缝、宽边倾斜缝、窄边倾斜缝隙这几种开缝形式。根据波导终端的形式不同，波导缝隙阵天线可以分为行波阵和驻波阵。行波阵的波导终端接吸收负载，单元间距稍大或稍小于g /2 ，驻波阵在距离终端g /4 处接短路滑块，单元间距均为g /2 ，本文设计的就是一个波导驻波阵天线。 2.1 波导缝隙天线理论分析 波导上的辐射缝隙向外界辐射能量，引起波导负载的变化，应用传输线理论分析波导的工作状态比较方便，将相应的缝隙等效成与传输线串联的阻抗或并联的导纳，再建立对应的等效电路模型，进而可以求出各个缝隙的等效阻抗或导纳。Stevenson 等效电路法，就是根据传输线理论和波导模的格林函数导出矩形波导缝隙的计算公式。图1所示为波导宽边纵向偏置缝隙及其等效电路。 归一化等效谐振电导为：
第六讲 手机天线类型比较和结构射频规则
第六讲手机天线类型比较和结构射频规则 一、各种手机内置天线的特点和演变过程 在常见的手机天线结构中，陶瓷介质天线由于Q值很高，带宽窄，损耗大，并且易受环境的影响而产生频率漂移，因此不推荐作为手机主天线使用，但由于其尺寸小的优势，可以用作对接收灵敏度要求不高的蓝牙天线。PCB板天线也一般仅仅是通过将外置单极子天线通过PCB过孔和PCB走线将辐射体做在PCB板上，并利用介质板的介电常数在一定程度上减小天线尺寸的形式，这种天线也由于介质板的损耗常数而产生一定的损耗，所以在大多数高端机情况下也不推荐使用，仅在少数低端机和工作频点较少的情况下才为节约成本而使用。PCB天线可作外置天线也可作内置天线。 PIFA天线自产生以来，一直到今天都一直是内置天线的主要形式，因为它尺寸较小，可以充分利用PCB板作为接地面，并通过接地片将谐振长度缩小为四分之一波长。但是随着手机小型化和集成度更高的发展要求，原有PIFA天线逐渐显示出一些对结构方面的严格限制。于是有不少业界领先的手机制造商Motorola、Samsung、Sony-Ericsson等公司逐渐改变手机天线的设计风格，改用各种变形的单极子天线设计，这样就减小了结构对天线的依赖性，增加了手机外观的灵活性。比如索爱E908的菱形天线设计，Samsung E708的城墙线（Meander）天线设计，以及Motorola V3中使用的一个金属铜棒作为天线的设计。这些新型的天线设计显示了高超的设计技巧，它们往往不易被天线其他天线厂家和手机厂家模仿，并逐渐发展成手机天线厂家之间和手机厂商之间竞争的一项核心技术。 二、PIFA天线和单极子天线的性能比较 前面我们已经分别对单极子天线和PIFA天线的一般特性进行过分析，下面我们在几种重要的特性方面比较一下两种天线性能的优劣。 1．空间结构要求 两种天线的设计对空间的预留都必须考虑Chu极限定理，但在组成上，PIFA要求必须有一个辐射单元和一个大的接地面，两者互相平行，并且辐射体和接地面之间必须有一个不小的间距。接地面和辐射体都是物理实体，它们必须位于手机上，所以对结构限制较大。采用PIFA天线手机不可能做得很薄。 而采用单极子天线进行设计，则天线仅有一个辐射体而没有地面，因此它对辐射空间的要求就仅仅是天线辐射体周围的空间而没有地面的限制，天线占用的辐射空间可以不在手机体上而在手机周围的外界空间。因此对结构的限制较小。
如何进行GSM手机双频天线的阻抗匹配.
------Maxconn 整理 通常对某个频点上的阻抗匹配可利用 SMITH 圆图工具进行 , 两个器件肯定能搞定 , 即通过串 +并联电感或电容即可实现由圆图上任一点到另一点的阻抗匹配 , 但这是单频的。而手机天线是双频的 , 对其中一个频点匹配 , 必然会对另一个频点造成影响 , 因此阻抗匹配只能是在两个频段上折衷 . 在某一个频点匹配很容易, 但是双频以上就复杂点了。因为在 900M 完全匹配了,那么 1800处就不会达到匹配, 要算一个适合的匹配电路。最好用仿真软件或一个点匹配好了,在网络分析仪上的S11参数下调整, 因为双频的匹配点肯定离此处不会太远。,只有两个元件匹配是唯一的,但是 pi 型网络匹配,就有无数个解了。这时候需要仿真来挑,最好使用经验。 仿真工具在实际过程中几乎没什么用处。因为仿真工具是不知道你元件的模型的。你必须要输入实际元件的模型, 也就是说各种分布参数, 你的结果才可能与实际相符。一个实际电感器并不是简单用电感量能衡量的, 应该是一个等效网络来模拟。本人通常只会用仿真工具做一些理论的研究。实际设计中,要充分明白Smith 圆图的原理, 然后用网络分析仪的圆图工具多调试。懂原理让你定性地知道要用什么件,多调是要让你熟悉你所用的元件会在实际的圆图上怎么移动。 (由于分布参数及元件的频率响应特性的不同, 实际件在圆图上的移动和你理论计算的移动会不同的。双频的匹配的确是一个折衷的过程。你加一个件一定是有目的性的。以 GSM 、 DCS 双频来说,你如果想调 GSM 而又不太想改变 DCS , 你就应该选择串连电容、并联 电感的方式。同样如果想调 DCS ,你应该选择串电感、并电容。理论上需要 2各件调一个频点, 所以实际的手机或者移动终端通常按如下规律安排匹配电路:对于简单一些的,天线空间比较大,反射本来就较小的, 采用 Pai 型 (2并一串 , 如常规直板手机、常规翻盖机; 稍微复杂些的采用双 L 型(2串 2并:对于更复杂的,采用 L +Pa i 型(2串 3并,比如用拉杆天线的手机。记住,匹配电路虽然能降低反射, 但同时会引入损耗。有些情况,虽然驻波比好了,但天线系统的效率反而会降低。所以匹配电路的设计是有些忌讳的; 比如在 GSM 、 DCS 手机中匹配电路中, 串联电感一般不大于 5.6nH 。还有, 当天线的反射本身比较大,带宽不够,在 smith 图上看到各频带