Folded Dipole天线的FEKO仿真与优化

Folded Dipole天线的FEKO仿真与优化

赵工

（深圳518001）

摘要：使用FEKO7.0对常见的线天线--折合振子（Folded Dipole）进行仿真，使用优化功能得到特定频率的天线缩短因子。

关键字：FEKO折合振子线天线缩短因子优化

Simulation And Optimization Of Folded Dipole

Antenna

Abstract：Folded dipole antenna is a normally used wire antenna,especially in television receiver.Simulated a folded dipole and optimized the shorted factor in a setting frequency.

Key Words:FEKO,folded dipole,wire antenna,shorted factor,optimization

1.概述：

折合振子天线（Folded Dipole Antenna）是一种常见的线天线类型，过去常用于电视接收中，用阻抗300欧姆的平行双线馈电。因为阻抗较高，更常见是作为八木天线的有源振子。折合振子可以看做是两个相距很近的半波对称阵子天线终端短接而形成，等效为平行排列的二元对称阵子天线，其输入阻抗是半波对称阵子的4倍，约300欧姆。对称阵子一般称为半波对称阵子，因为天线臂长接近于其中心频率对应波长的一半，折合振子也是如此。其实实际的天线臂长比半波长略短，常用缩短因子表示。

2.变量设置：

这里要仿真的是200MHz频率的折合振子天线，对应波长约为1.5m，不需要改变默认的长度单位。首先点击Constract菜单下的工具Variable添加变量：

主要添加2个变量：lambda和ratio。设变量lambda为1.5m。为了表示天线臂长的缩短效应，还设定了一个变量ratio，一个比例系数，用于以后优化得到对应中心频率的天线臂长。

添加变量后，工程树窗口内显示为：

3.创建模型：

折合振子是一个矩形框，这里使用一个折线Polyline和一条直线Line组成。

折线对话框中需要输入各点坐标值，这里输入4个点的坐标值：

这里还使用了另一个变量distance，为折合振子两个长边的间距。

然后再加入1条直线，与折线的两个短边相连以组成一个矩形框：

然后在工程树窗口按Ctrl按键同时选择折线和直线：

然后使用Constract菜单下的Union工具，合并二者，形成一个一体的矩形框：

4.设置激励端口和激励源：

先点击折合振子一条长边，再点击Source/Load菜单下的Wire port工具图标，在长边的中间点设置Wire port。

这时显示窗口中的一条长边中间点出现一个线端口的标识：

使用Source/Load菜单下的Voltage source工具图标为Port1配置电压源激励：

因为折合振子的阻抗约为300欧姆，这里设置端口阻抗为300欧姆。

5.设置仿真频率及网格：

这里设定的折合振子中心频率为200MHz，所以设置仿真频率从100MHz~200MHz：

然后设置网格Mesh，使用Mesh菜单下的工具Create mesh：

在设置界面中选择Fine，Wire segment radius设为0.01：

Mesh建立后，显示窗口会出现一个球体形状：

6.仿真输出设置：

折合振子天线仿真，主要关心其远场的3D方向图，使用Request菜单工具栏中的Far fields 工具来设置：

设置界面为：

还希望直观看到天线臂上电流的分布，使用Request菜单工具栏中的Currents工具来设置：

天线臂电流仿真设置界面为：

当然也很关心馈电点的反射系数S11，但这个参数不需要另外设置，默认设置中已存在。7.仿真及结果输出：

点击Solve/Run菜单中的FEKO solver工具图标，开始运行仿真：

运行需要一定时间，有时因为一些参数设置不合适会出现警告信息，甚至有错误而终止。需要根据提示修改相关设置，一般为激励端口设置或网格设置中的问题所造成的。

当仿真完成后，点击POSTFEKO工具，会打开POSTFEKO界面来输出结果。这里先打开远程的3D图：

首先显示的是Total Gain，从显示窗口右侧的显示面板中设置频率为200MHz：

然后要显示馈电端口的S11，使用二维直角坐标图：

首先会显示一个空白图，需要点击S参数的工具图标：

因为只有一个激励源，下拉列表中只有VoltageSource1，点击后显示图形：

上图是在右侧显示面板中选择反射系数Reflection Coefficient并勾选下面的dB复选框时的显示图形，并使用了Measure菜单下的Reflection bandwidth工具标出了-10dB和-15dB 的反射系数带宽，还使用了Point工具中的Global mininum标识出其中心频率。可以看出，按半波长设计的折合振子的中心频率为186.4MHz，并不在200MHz上，需要进行优化。

8.天线臂长优化设置：

要使用参数优化，点击CADFEKO的Request菜单中的Add search工具：

打开设置界面，使用default设置：

然后点击Request菜单中的Parameters工具图标：

在前面曾设了一个变量ratio，初始值设为1，就是为了表示天线臂的缩短因子。现在要优化这个参数，以使天线的中心频率为200MHz。在打开的对话框中设置变量ratio的优化范围从1~0.8：

然后工程树窗口中出现Optimisation条目，Search1中包括Goals和Parameters两项：

鼠标右击Goals，在弹出的菜单中选择S-matrix goal：

在弹出的优化目标对话框中进行设置：

其中，要在S-parameter label项目中手动输入VoltageSource1，这正是前面仿真天线端口S11曲线时的S参数的label；Quantity下拉列表中选择Reflection coefficient（反射系数），表达式Expression中选择Magnitude（幅度），Operator type下拉列表中选择Minimise（最小化）。

9.优化运行及显示结果：

运行优化，要使用Solve/Run菜单中的OPTFEKO工具图标。这个图标比较小，在工具栏的靠近右侧的地方：

点击运行，将会报错。因为在前面的仿真时设置频率从100MHz~300MHz，而在优化时需要设置一个单频点，所以重新设置频率为Single frequency和200e6（即200MHz）：

再次运行OPTFEKO，耐心等待其运行结束：

完成后打开POSTFEKO，在工程树窗口中展开Optimisation条目，其中的Parameters条目下面有ratio项，即为优化时使用的参数：

鼠标点击ratio，将在显示窗口打开参数ratio优化时的曲线：

可以看到，ratio优化结束在18次，曲线后半部分越来越接近0.93。而Goals条目下的global goal，显示其优化曲线：

当时只设置了一个优化目标，即天线馈电口的反射系数，此曲线显示的即为对应优化次数时的变化曲线，也即对应的ratio优化值的反射系数曲线。为了读取数值方便，从右侧显示面板输入表达式：

这样，对应的反射系数将以dB显示，曲线为：

可以看到，反射系数优化结果为-30dB，可以满足天线参数的一般设计要求。

10.输入优化值并仿真输出结果：

从优化曲线可以看出，使200MHz频率时天线馈电口处的反射系数最小的ratio值为0.93。把设置的变量ratio的值改为0.93，还要把仿真频率改回100MHz~300MHz范围，然后运行FEKO solver。完成后打开POSTFEKO，使用二维直角坐标显示馈电端口VoltageSource1的S 参数：

可以看到，天线的中心频率已在200.1MHz，反射系数为-30.7dB。如果在右侧的显示面板中勾选Use costom reference impedance，并在Reference impedance中手动输入阻抗值，当为283欧姆时反射系数达到最小，但相应带宽并没有有太大变化：

在仿真设置时曾设有电流仿真，要看图形，先点击3D view工具图标：

然后点击Currents图标：

显示窗口将用颜色显示天线臂上的电流分布情况：

因为更关注中心频率200MHz下的电流分布，所以在右侧的显示面板上把频率设为200MHz。可以看到，天线臂长边的中心点处的电流最大，而在天线终端短边附近则最小。

前面还设置了天线的远场3D仿真。POSTFEKO工程树窗口中FarField1项右击鼠标菜单：

选择3D view graph，将在显示窗口显示天线增益的3D图：

上图是在右侧的显示面板中选择中心频率200MHz下的3D图，右侧的为勾选dB选项后得到的，显示的为dBi值。

（以上为本人实际使用时的部分经验，初步使用，很多方面尚不熟悉，欢迎批评指正）

（更多内容欢迎登录个人网站https://www.docsj.com/doc/7e839413.html,）

八木天线的原理和制作

八木天线的原理和製作Post By：2008-12-11 22:00:11 八木天线（YaGi Antenna）也叫引向天线或波导天线，因为八木秀次（YaGi）教授首先用详细的理论去解释了这种天线的工作原理，所以叫做八木天线，它是由HF，到VHF，UHF波段中最常用的方向性天线。 八木天线是由一个有源激励振子（Driver Element）和若干无源振子组成，所有振子都平行装製在同一平面上，其中心通常用一铅通（也可用非金属──木方）固定。有源振子就是一个基本半波偶极天线（Dipole），商品八木天线──尤其是用在电视接收时，则多用折合式半段偶极天线做有源振子，好处是阻抗较高，匹配容易频率亦较宽阔，适合电视讯号的8MHz通频带。但折合式振子在业餘条件下，製作较难，而宽频带亦会引入较大噪音，因此常见的八木天线多用基本半波偶极型式的有源振子。至於无源振子根据它的功能可以分为反射器（Reflector）和导向器（Director）两种。通常反射器的长度比有源振子长4～5%，而导向器可以有多个，第1～4个导向器的长度通常比有源振子顺序递减2～5%。 由反射器至最前的一个导向器的距离叫做这个八木天线长度。通常收发机的天线输出端，都只是接到八木天线的有源振子。反射器和导向器通常与收发机没有任何电气连接，但在有源振子作用下，两者都会產生感应电压表，电流，其幅度各相位则与无源振子间的距离有关，亦和无源振子的长度有关。因为当振子间的距离不同时，电源走过的途径距离也不同，就会形成不同的相位差。当无源振子的长度不同时，呈现的阻抗也不同。适当地安排反射器的长度，和它与有源振子的距离，便可使反射器和有源振子產生的电磁场在反射器后方相互抵消，而在有源振子前方上相加。同样，适当地安排导向器的长度和它到有源振子的距离，可以使导向器和有源振子在主方向上產生的电磁场相加。这样由有源振子幅射的电波，在加入反射器和导向器后，将沿著导各器的方向形成较强的电磁场，亦即单方向的幅射了。导向器的长度相同，间距相等的八木天线称为均匀导向八木天线，特点是天线的主办窄，方向系数大，整个频带内增益均匀。而当八木天线各个导向器的长度不同，间距亦不等时叫做非均匀导向八木天线，特点是天线的主瓣较宽，方向系数较少，工作频带内增益不均匀（但在UHF以上波段并不明显），但工作频带较宽。但如果将非均匀的导向八木天线的结构设计合理，则可以显著地压缩副瓣，又不致太大扩宽主瓣和降低方向系数。

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。

14元阵列天线方向图及其MATLAB仿真

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阵列天线方向图及其MATLAB 仿真 1设计目的 1.了解阵列天线的波束形成原理写出方向图函数 2.运用MATLAB 仿真阵列天线的方向图曲线 3.变换各参量观察曲线变化并分析参量间的关系 2设计原理 阵列天线：阵列天线是一类由不少于两个天线单元规则或随机排列并通过适当激励获得预定辐射特性的特殊天线。 阵列天线的辐射电磁场是组成该天线阵各单元辐射场的总和—矢量和由于各单元的位置和馈电电流的振幅和相位均可以独立调整，这就使阵列天线具有各种不同的功能，这些功能是单个天线无法实现的。 在本次设计中，讨论的是均匀直线阵天线。均匀直线阵是等间距，各振源电流幅度相等，而相位依次递增或递减的直线阵。均匀直线阵的方向图函数依据方向图乘积定理，等于元因子和阵因子的乘积。 二元阵辐射场： 式中： 类似二元阵的分析，可以得到N 元均匀直线振的辐射场： 令 ，可得到H 平面的归一化方向图函数，即阵因子的方向函数： 式中：ζφθψ+=cos sin kd 均匀直线阵最大值发生在0=ψ 处。由此可以得出 ])[,(212121ζθθθ?θj jkr jkr m e r e r e F E E E E --+=+=12 cos ),(21jkr m e F r E E -=ψ?θθζ φθψ+=cos sin kd ∑-=+-=10)cos sin (),(N i kd ji jkr m e e r F E E ζ?θθ?θ2πθ=)2/sin()2/sin(1)(ψψψN N A =kd m ζ?-=cos

这里有两种情况最为重要。 1.边射阵，即最大辐射方向垂直于阵轴方向，此时 ，在垂直于阵轴的方向上，各元观察点没有波程差，所以各元电流不需要有相位差。 2.端射振，计最大辐射方向在阵轴方向上，此时0=m ?或π，也就是说阵的各元电流沿阵轴方向依次超前或滞后kd 。 3设计过程 本次设计的天线为14元均匀直线阵天线，天线的参数为：d=λ/2，N=14相位滞后的端射振天线。基于MATLAB 可实现天线阵二维方向图和三维方向图的图形分析。 14元端射振天线H 面方向图的源程序为： a=linspace(0,2*pi); b=linspace(0,pi); f=sin((cos(a).*sin(b)-1)*(14/2)*pi)./(sin((cos(a).*sin(b)-1)*pi/2)*14); polar(a,f.*sin(b)); title('14元端射振的H 面方向图 ，d=/2,相位=滞后'); 得到的仿真结果如图所示： 14元端射振天线三维方向图的源程序为： y1=(f.*sin(a))'*cos(b); z1=(f.*sin(a))'*sin(b); x1=(f.*cos(a))'*ones(size(b)); surf(x1,y1,z1); 2 π?±=m

24GHz天线设计仿真报告

微波技术与天线 课程设计报告 仿真结果 课题： 2.4GHz天线的设计院系：文正学院电子信息系专业：2012级通信工程姓名：郑富成 学号：1217408034 指导老师：刘学观 日期：2014年12月25日

一、设计名称 2.4GHz 微带贴片天线 二、设计目标 1.设计 2.4GHz的天线，使其在2.4GHz处产生谐振 2.回波损耗 3.驻波比 4. 三、设计过程 微带天线主要参数如图，w为辐射贴片的宽度，L为长度。L1为馈线的长度，w1为馈线的宽度。 1.微带辐射贴片尺寸估算 微带辐射贴片的宽度：

由相关数据：，f=2.4Ghz, 。解得： W0=38.03mm 辐射贴片的长度L0一般取。考虑到边缘缩短效应后，实际上的辐射单元长度L0应为： 其中为等效辐射缝隙长度，为有效介电常数。 带入，，W0=38.03mm 得 所以 L0=29.11mm 2.馈电点位置 微带线馈电点位置选在辐射贴片的中点，此时馈电点和辐射贴片边缘距离为 Z=w/2=19.015

3.输入阻抗 如果采用微带线馈电方式，馈电点到辐射贴片边缘拐角的距离为z，则微带线的输入导纳近似为： 式中： 由此，计算出输入阻抗 4.阻抗匹配 输入阻抗一般不符合微波器件通用的系统，所以在设计微带 线馈电矩形微带天线时，可加上一段的阻抗变换器。则阻抗变换器的特性阻抗： 借由此可以计算出馈线的宽度 由下式

及 解得： 四、参数汇总 由以上可以得到各变量的理论值： 五、仿真过程 采用如上数据，在HFSS中绘制侧馈微带天线，如图3.1所示：

图3.1 理论数据建模 仿真结果不理想，虽然衰减非常好，但频率偏差大约24MHz。应该能够做得更好 对L0从45.1到45.5mm进行扫描，得到图3.2

2.4G八木天线的制作方法

2.4G八木天线的制作方法 好长时间没有上来更新了。一则单位事儿多，没空；二则，自己心情也不太好，没兴致。上周查单子时突然发现家里的ADSL快到期了，想想邻居家里的AD是2M的，自己用不了怪可惜的，不如我跟他合用，但是距离太原，无法拉网线，从网上得知可以用无线路由器及无线网卡组件无线局域网，时间长距离的无线传输，于是在网上查找资料，研究可行性。网上这方面的资料还真不少，但是国内的资料大部分都是照抄国外的，于是直接上国外网站查找，国外无线电爱好者对于2.4G的网络研究比国内要早好多年，因此各种数据比较准确，图纸资料也比较全。2.4G的定向天线有很多种:罐头盒式，反射板式，八木天线，卫星天线，裂隙天线，螺旋天线，以及厨房用具的简单天线。根据天线的制作难易程度以及取材方面考虑，罐头盒式和反射式太简单，厨房用具的那些玩玩倒可以不实用，螺旋天线还要分左旋和右旋，卫星天线和裂隙天线太专业，手工制作不现实。最后决定制作八木天线，虽然要求精度也很高，制作精度要求不低于0.1MM，但是取材和工艺还是能满足的。 第一步选材；根据图纸计算材料，1根12MM的有机玻璃棒，市场上没有12.7MM的，这个尺寸没有问题。直径3.3的铜棒，宽4MM厚1MM的铜条，50欧--5的电缆，虽然比不上--7的电缆，但是只需要1米，效果还是能保证的。由于没有3.3的规格的铜棒，只好用3.2的铜焊条挂上一层焊锡，尺寸比较接近了。 第二步钻孔：给有机玻璃棒上钻15个孔，根据图纸用游标卡尺在有机玻璃棒上画好线，标注好孔位置，这一步很关键，孔的位置将直接影响到后续的工艺精度，钻孔时也要注意，要用台钻，一气呵成，保证所有孔在一条直线上，孔的间距要满足尺寸要求，并且孔的垂直度要保证，否则装上振子后就会发现振子不在一个平面上了。钻头用3.2MM的。 第三步制作振子：根据图纸用钢锯将振子裁好，注意尺寸稍微留长一点，然后用锉刀和砂轮将振子长度调整到标准尺寸，要求精度不小于0.1MM。主振子用铜条打磨弯形挂锡，焊上电缆待用。 第四步安装振子：由于孔是3.2MM多一点的，振子也是3.2MM多一点，因此有些振子安装上后会发现松动，无法固定在孔内，这是可以将振子上再挂点锡，用锉刀修磨到能紧配安装。主振子安装时要求距离第一个振子的位置要固定，上下位置也要固定，但是还不用用任何金属材料来固定，我是用短有机玻璃棒根据振子尺寸锯上缺口，使主振子卡在两个振子之间。 第五步装外壳：根据天线的尺寸使用相应的PVC管将之套入，两头用PVC堵头封住，电缆孔用密封胶封住。 到此为止，一个2.4G的八木天线算是大功告成，据说增益能达到15dbi，剩下的事儿就是用设备调试了。 因为还没有相中合适的设备，所以实验还要过几天做。先把部分照片放上，完全是个人爱好，不正之处欢迎拍砖。 材料

用matlab 仿真不同天线阵列个天线的相关系数

2.3.1 阵列几何图 天线阵可以是各种排列，下图所示分别为圆阵(UCA)、线阵(ULA)、矩形阵(URA)排列方式与空间来波方向关系图，为简化整列分析，假设阵元间不考虑耦合，L 为天线数目，天线间距相等且均为d ，为入射在阵列上的水平波达角，为垂直波达角。 图2- 1 阵列排列方式与空间来波方向的关系 1） 圆阵排列方式的天线响应矢量为： 011cos() cos() cos() cos() (,)[,,...,,...,]l L j j j j T U C A a e e e e ξ?ψξ?ψξ?ψξ?ψ θ?-----= 公 式2- 1 其中2/,0,1,...,1l l L l L ψπ==-为第l 天线阵元的方位角，sin(),w w k r k ξθ=为波 数 2） 线阵排列方式的天线响应矢量为： cos sin (1)cos sin (,)[1,,...,]w w jk d jk d L T U LA a e e ?θ ?θ θ?-= 公式2- 2 3） 矩形阵列方式的天线响应矢量为： (1)()[(1)] (1)[(1)(1)](,)(()())[1,,...,,,,... ,...,,...,] T jv j p v ju j u v u URA N p j u p v j N u j N u p v T a vec a u a v e e e e e e e θ?-++---+-== 公式2- 3 ,N P 分别为x ，y 方向的天线数目，这里设x y d d =， (1)()[1,,...,]ju j N u T N a u e e -=； cos sin w x u k d ?θ=； (1)()[1,,...,]jv j p v T p a v e e -=；

八木天线的原理和制作

八木天線的原理和製作 八木天线（YaGi Antenna）也叫引向天线或波导天线，因为八木秀次（YaGi）教授首先用详细的理论去解释了这种天线的工作原理，所以叫做八木天线，它是由HF，到VHF，UHF波段中最常用的方向性天线。 八木天线是由一个有源激励振子（Driver Element）和若干无源振子组成，所有振子都平行装制在同一平面上，其中心通常用一铅通（也可用非金属──木方）固定。有源振子就是一个基本半波偶极天线（Dipole），商品八木天线──尤其是用在电视接收时，则多用折合式半段偶极天线做有源振子，好处是阻抗较高，匹配容易频率亦较宽阔，适合电视讯号的8MHz通频带。但折合式振子在业余条件下，制作较难，而宽带带亦会引入较大噪音，因此常见的八木天线多用基本半波偶极型式的有源振子。至于无源振子根据它的功能可以分为反射器（Reflector）和导向器（Director）两种。通常反射器的长度比有源振子长4～5%，而导向器可以有多个，第1～4个导向器的长度通常比有源振子顺序递减2～5%。 由反射器至最前的一个导向器的距离叫做这个八木天线长度。通常收发机的天线输出端，都只是接到八木天线的有源振子。反射器和导向器通常与收发机没有任何电气连接，但在有源振子作用下，两者都会产生感应电压表，电流，其幅度各相位则与无源振子间的距离有关，亦和无源振子的长度有关。因为当振子间的距离不同时，电源走过的途径距离也不同，就会形成不同的相位差。当无源振子的长度不同时，呈现的阻抗也不同。适当地安排反射器的长度，和它与有源振子的距离，便可使反射器和有源振子产生的电磁场在反射器后方相互抵消，而在有源振子前方上相加。同样，适当地安排导向器的长度和它到有源振子的距离，可以使导向器和有源振子在主方向上产生的电磁场相加。这样由有源振子幅射的电波，在加入反射器和导向器后，将沿着导各器的方向形成较强的电磁场，亦即单方向的幅射了。导向器的长度相同，间距相等的八木天线称为均匀导向八木天线，特点是天线的主办窄，方向系数大，整个频带内增益均匀。而当八木天线各个导向器的长度不同，间距亦不等时叫做非均匀导向八木天线，特点是天线的主瓣较宽，方向系数较少，工作频带内增益不均匀（但在UHF以上波段并不明显），但工作频带较宽。但如果将非均匀的导向八木天线的结构设计合理，则可以显著地压缩副瓣，又不致太大扩宽主瓣和降低方向系数。

高增益微带八木天线的设计

高增益微带八木天线的设计

高增益微带八木天线的设计 【摘要】本文基于八木天线的结构设计并制作了一个准八木高增益微带天线，利用电磁仿真软件CST进行仿真设计。通过增加引向器的个数来增加增益随着引向器的增加，增益由4.15dBi增加到8.2dBi；通过增加x方向的单元数，压缩E 面的方向性进而提高增益，其增益由8.2dBi提高到12.7dBi。最终设计出一款工作于5.8GHz，增益约为12.7dBi，前后比为26dB的天线，实测与仿真结果基本吻合。 1、微带八木天线的设计原理 随着微波技术的发展，微带准八木天线由于其结构简单易于加工实现而成为国内外的一个研究热点。微带准八木天线的工作原理如图，采用180°相位差的微带传输线作为馈线，馈入八木天线的两臂的信号刚好等幅反向。八木天线可看作是端射式行波天线，其波瓣图可近似为间距λ/4，相位递减90°的电源端射阵。在微带八木中要实现输入端的阻抗匹配很关键，2单元6元阵子在馈电微带的阻抗匹配计算如图1所示 图1 阻抗匹配计算 八木天线的地板作为反射器，馈电后的主阵子向空间辐射电磁波，同时引向阵子由于耦合作用产生了感应电流，也向外辐射电磁波，引向器和反射器的相互作用能将有源振子辐射的能量集中到主辐射方向。引向器的数目在一定的范围内越多，方向性越强，增益就越高。有源振子的长度一般取半波长，通过调整阵子间的间距以及无源振子的长度，可以改变无源振子上产生的交变感应电流的相位和幅度，使得电磁场在主方向上叠加，从而达到增强天线辐射方向性的目的，进而提高天线的增益和辐射效率。不同数量引向阵子对应增益增量如表1所示。 表1 不同单元八木天线的增益值

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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：_________________

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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。

八木天线的原理和制作tm

八木天线的原理和制作 t m 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]

八木天线的原理和制作 八木天线（YaGi Antenna）也叫引向天线或波导天线，因为八木秀次（YaGi）教授首先用详细的理论去解释了这种天线的工作原理，所以叫做八木天线，它是由HF，到VHF，UHF波段中最常用的方向性天线。 八木天线是由一个有源激励振子（Driver Element）和若干无源振子组成，所有振子都平行装制在同一平面上，其中心通常用一铅通（也可用非金属──木方）固定。有源振子就是一个基本半波偶极天线（Dipole），商品八木天线──尤其是用在电视接收时，则多用折合式半段偶极天线做有源振子，好处是阻抗较高，匹配容易频率亦较宽阔，适合电视讯号的8MHz通频带。但折合式振子在业余条件下，制作较难，而宽带带亦会引入较大噪音，因此常见的八木天线多用基本半波偶极型式的有源振子。至于无源振子根据它的功能可以分为反射器（Reflecto r）和导向器（Director）两种。通常反射器的长度比有源振子长4～5%，而导向器可以有多个，第1～4个导向器的长度通常比有源振子顺序递减2～5%。 由反射器至最前的一个导向器的距离叫做这个八木天线长度。通常收发机的天线输出端，都只是接到八木天线的有源振子。反射器和导向器通常与收发机没有任何电气连接，但在有源振子作用下，两者都会产生感应电压表，电流，其幅度各相位则与无源振子间的距离有关，亦和无源振子的长度有关。因为当振子间的距离不同时，电源走过的途径距离也不同，就会形成不同的相位差。当无源振子的长度不同时，呈现的阻抗也不同。适当地安排反射器的长度，和它与有源振子的距离，便可使反射器和有源振子产生的电磁场在反射器后方相互抵消，而在有源振子前方上相加。同样，适当地安排导向器的长度和它到有源振子的距离，可以使导向器和有源振子在主方向上产生的电磁场相加。这样由有源振子幅射的电波，在加入反射器和导向器后，将沿着导各器的方向形成较强的电磁场，亦即单方向的幅射了。导向器的长度相同，间距相等的八木天线称为均匀导向八木天线，特点是天线的主办窄，方向系数大，整个频带内增益均匀。而当八木天线各个导向器的长度不同，间距亦不等时叫做非均匀导向八木天线，特点是天线的主瓣较宽，方向系数较少，工作频带内增益不均匀（但在UHF以上波段并不明显），但工作频带较宽。但如果将非均匀的导向八木天线的结构设计合理，则可以显着地压缩副瓣，又不致太大扩宽主瓣和降低方向系数。

微波课设八木天线设计

微波课设八木天线设计文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

课设报告 课程名称：微波技术与天线 课设题目：八木天线的仿真设计 课设地点：电机馆跨越机房 专业班级：信息1002班 学号： 学生姓名： 指导教师： 2013/6/27 目录 1、设计摘要 2、设计原理 3、八木天线参数选择及设计要求 4、八木天线的HFSS10仿真 （1）建立模型 （2）确认设计 (3) S参数（反射参数） （4）2D辐射远区场方向图 （5）3D Polar 5、仿真结果分析 6、实验中的问题 7、心得体会

一、设计摘要 八木天线又称引向天线，它由一个有源振子及若干无源振子组成的线形端射天线。其结构示意图如下，在无源振子中较长的一个为反射器，其余的均为引向器，它被广泛应用于米波、分米波波段的通信、雷达、电视、及其它无线电系统中。 六元八木天线示意图 八木天线中，有源振子可以是半波振子，也可以是折合振子一般常用折合振子，以提高八木天线的输入阻抗，以便和馈电线匹配。主要作用是提高辐射能量。无源振子是若干孤立的金属杆，它与馈线和有源振子不直接相连，作用是使辐射的能量集中到天线的端向。 二、设计原理： 八木天线的工作原理是：有源振子被馈电后，向空间辐射电磁波，使无源振子中的产生感应电流，从而也产生辐射。改变无源振子的长度及其与有源振子之间的距离，无源振子上的感应电流的幅度和相位也随着改变，从而影响有源振子的方向图。若无源振子与有源振子之间的距离小于λ/4，无源振子比有源振子短时，整个电磁波能量将在无源振子方向增强；无源振子比有源振子长时，将在无源振子方向减弱。比有源振子稍长一点的称反射器，它在有源振子的一侧，起着消弱从这个方向传来的电波或从本天线发射去的电波的作用；比有源振子略短的称引向器，它位于有源振子的另一侧，它能增强从这一侧方向传来的或向这个方向发射出去的电波。通常反射器的长度比有源振子长4%～5%,而引向器可以有多个，第1～4个引向器的长度通常比有源振子顺序递减2%～5%。 本设计就是基于八木天线的基本理论的基础上，设计一个六元八木天线。三、八木天线参数选择及设计要求

MATLAB仿真天线阵代码

天线阵代码 一、 clc clear all f=3e9; N1=4;N2=8;N3=12; a=pi/2; %馈电相位差 i=1; %天线电流值 lambda=(3e8)/f; %lambda=c/f 波长 d=lambda/2; beta=2.*pi/lambda; W=-2*pi:0.001:2*pi; y1=sin((N1.*W./2))./(N1.*(sin(W./2))); %归一化阵因子 y1=abs(y1); r1=max(y1); y2=sin((N2.*W./2))./(N2.*(sin(W./2))); %归一化阵因子 y2=abs(y2); r2=max(y2); y3=sin((N3.*W./2))./(N3.*(sin(W./2))); %归一化阵因子 y3=abs(y3); r3=max(y3); %归一化阵因子绘图程序, figure(1) subplot(311);plot(W,y1) ; grid on; %绘出N=4等幅等矩阵列的归一化阵因子 xlabel('f=3GHz,N=4,d=1/2波长,a=π/2') subplot(312);plot(W,y2) ; grid on; %绘出N=8等幅等矩阵列的归一化阵因子 xlabel('f=3GHz,N=8,d=1/2波长,a=π/2') subplot(313);plot(W,y3) ; grid on; %绘出N=12等幅等矩阵列的归一化阵因子 xlabel('f=3GHz,N=12,d=1/2波长,a=π/2') %--------------------- %只有参数N改变的天线方向图 t=0:0.01:2*pi; W=a+(beta.*d.*cos(t)); z1=(N1/2).*(W);

调频信号八木天线制作

八木五单元FM天线的制作 发表日期：2003年12月21日出处：调频发烧作者：甘铭晓【编辑录入：飞奔】 天线是接收机捕捉信号的工具,用于远程调频广播接收的天线大部分采用八木(YAGI)天线,八木天线的单元数接影响了接收范围,单元数越多,则方向越尖锐,增益越高,直距离越远. 中国的调频广播频段为87.5-108MHZ,而电视五频道的中心频率为88MHZ,所以五频道天线基本适合于远程调频广播接收.爱好者可购五频道电视天线代用,要求高的爱好者可将五频道电视天线稍加改后用.我建议用五单元的好,它具有较高的增益,且体积不大.普通的五频道五单元八木天线才十多元,购后改动最合算. 以下我介绍我使用天线的一些处理方法: 1.天线的匹配问题,一般天线的输出为300欧,而电缆多为75欧,阻抗不同就得进行匹配,否则高频信号是很难传输的.天线匹配器多为变压器式和U型半波环式,变压器式匹配器制作较复杂,线和磁环的选取直接影响匹配系数.而U型半波环式只需一段75欧的电缆就可以了.我应用时觉得U型半波环式好些. 2.天线的调试问题,安装好天线后并不是就有立杆见影的效果,需进行调试后才有不可思义的效果.首先要确定要接收电台的方向(因为天线为定向天线),将天线引子的方向对准电台方向.用接收机试收电台,然后找相应方向的一个最弱的信号调节天线的高度,找一个信号最强的位置后将天线定住. 3.使用天线放大器应注意的问题,目前市场上的天线放大器多为两个9018组合的,由于9018的工作噪声较大,要"发烧"最好将9018改用C3358或C3355低噪管.若使用放大器时在多个频点上出现不明的数码声(音频脉冲)干扰其它电台的信号,这是传呼发射台的谐波再生造成的,是由于天线放大器的滤波器问题,最好在输入端加一个BPF(88-108MHZ滤波器),可从旧的调频收音机上拆(形状如电视6.5MHZ滤波器).亦可在第一级放大器的耦合电容前对地加一个5-45P的电容. 4.天线与电缆的接头应注意防锈,天线一般架设在天台,日晒风吹后天线接口很易生锈,这样会影响信号的传输和天线的匹配,使接收效果变差.若有天线放大器的天线极易使放大器自激,最好在天线安装时将接口涂上防锈漆. 5.电缆安装时尽量拉直不要卷在一起,引入屋后最好在刚入屋处安个插座,打雷时可很快拔下. 6.天线架设时应注意防雷,高层建筑一般都有避雷针,避雷范围是以针尖为原点与针成45度角的伞形空间,天线应在此空间内才安全. 7.天线的保养,由于天线受风吹,日晒,雨淋后很快会被氧化,有时间可一年将天线洗一次,我是一年换一付天线的.电缆的所有接口一样要用95%的酒精清洗. 8.天线的反射器,振子和引向器不能和支架导通,要用塑料隔开! 9.大部分收音头是300欧输入的,可以将收音头里的300-75欧的匹配器断开成75欧接口. 一个调频接收系统并不是有了好天线,高级电缆就有很好的接收效果.而是要在天线,电缆和接收机相互配合下才可能的.就如我们音响发烧一样,音源,功放,线材,音箱相互搭配好才有好的效果一样.我们选择接收机时应注意,目前市场上的很多收音机都不适宜进行远程调频接收,普通的微型收音机主要是设计为了能收本地和邻近电台,它在调谐的工艺上花较少的工夫,邻频处理不好,它主要花在外形设计上.普通的收音头我认为手调的要比数调的好,目前国产的普通数调收音头主要设计在它的功能上,而不是求它的高灵敏度,手调收音机是我国民族工业的成熟产品,显然普通手调收音头比数调的好.但一些国产的数调机还是不错的,已可和一些进口产品比美了.在我的使用中发现汽车调频接收机相当好,不论是手调的还是数调的,它的灵敏度和邻频处理都很好,中强度信号在0.2MHZ完全可分离,主要它是用了一体化调谐器,一体调谐器不象普通调谐一样与中放和立体声解调设计在同一块板上,而是由专业厂家另外生产的,它不论工艺还是技术都是较好的.使用WALKMEN时,我认为手调的比数调的好,比如松下,爱华,索尼的收音功

八木微带天线的设计与研究

龙源期刊网 https://www.docsj.com/doc/7e839413.html, 八木微带天线的设计与研究 作者：田辉, 王杰 来源：《现代电子技术》2010年第15期 摘要:对八木微带天线进行了研究。仿真设计一种宽带宽波束圆极化八木微带天线,在中心频率上实现了波束由侧射向端射偏转26°,频率带宽达800 MHz,0 dB主波束宽度为110°;采用Wilkinson微带功分器产生两路幅度相等相位相差90°信号对天线进行馈电,实现了圆极化。同 时研究了在设计天线中参数对于八木微带天线主波束偏转角度的影响,得出了偏转角度随各参 数变化的一般规律。 关键词:八木微带; 圆极化; 宽波束; 波束偏转 中图分类号:TN82文献标识码:A 文章编号:1004-373X(2010)15-0033-04 Design and Analysis of Microstrip Yagi Antenna TIAN Hui, WANG Jie (Beijing Institute of Remote Sensing Equipment, Beijing 100854, China) Abstract: The microstrip Yagi antennan is studied. The simulation design of a wide-band wide-beam circular polarization microstrip Yagi antenna is implemented, which realizes 26° beam deflexion from side-fire to end- beam bandwidth at 0 dB. The antenna is fed by two signals which have the same maximum available gain but 90° phase difference produced by Wilkinson microstrip power splitter, and realize the circular polarization. The influence of the parameter variation on the beam deflexion of the microstrip Yagi antenna in the antenna design is analyzed. The normal law of the variation of the deflection angle with the parameters is obtained. Keywords: microstrip Yagi antenna; circular polarization; wide beam; beam deflexion 0 引言 八木天线是一种典型的定向天线,通过调整八木天线的振子长度、数量以及振子间距离可 以很容易改变天线的各性能参数。但是八木天线只能实现端射辐射,无法直接与载体表面共面

MATLAB仿真天线阵代码

天线阵代码 .pudn./downloads164/sourcecode/math/detail750575.htm l 一、 clc clear all f=3e9; N1=4;N2=8;N3=12; a=pi/2; %馈电相位差 i=1; %天线电流值 lambda=(3e8)/f; %lambda=c/f 波长 d=lambda/2; beta=2.*pi/lambda; W=-2*pi:0.001:2*pi; y1=sin((N1.*W./2))./(N1.*(sin(W./2))); %归一化阵因子 y1=abs(y1); r1=max(y1); y2=sin((N2.*W./2))./(N2.*(sin(W./2))); %归一化阵因子 y2=abs(y2); r2=max(y2); y3=sin((N3.*W./2))./(N3.*(sin(W./2))); %归一化阵因子 y3=abs(y3);

r3=max(y3); %归一化阵因子绘图程序, figure(1) subplot(311);plot(W,y1) ; grid on; %绘出N=4等幅等矩阵列的归一化阵因子 xlabel('f=3GHz,N=4,d=1/2波长,a=π/2') subplot(312);plot(W,y2) ; grid on; %绘出N=8等幅等矩阵列的归一化阵因子 xlabel('f=3GHz,N=8,d=1/2波长,a=π/2') subplot(313);plot(W,y3) ; grid on; %绘出N=12等幅等矩阵列的归一化阵因子 xlabel('f=3GHz,N=12,d=1/2波长,a=π/2') %--------------------- %只有参数N改变的天线方向图 t=0:0.01:2*pi; W=a+(beta.*d.*cos(t)); z1=(N1/2).*(W); z2=(1/2).*(W); W1=sin(z1)./(N1.*sin(z2)); %非归一化的阵因子K1 K1=abs(W1); %---------------------- W=a+(beta.*d.*cos(t));

八木天线470MHZ

一、设计说明：作为电磁换能元件，天线在整个无线电通信系统中位置十分重要，质量好坏直接影响着收发信距离的远近和通联效果，可以说没有了天线也就没有了无线电通信。作为一款经典的定向天线，八木天线在HF、VHF以及UHF波段应用十分广泛，它全称为“八木／宇田天线”，英文名Y AGI，是由上世纪二十年代日本东北帝国大学的电机工程学教授八木秀次，在与他的学生宇田新太郎研究短波束时发明的。相对于基本的半波对称振子或者折合振子天线，八木天线增益高、方向性强、抗干扰、作用距离远，并且构造简单、材料易得、价格低廉、挡风面小、轻巧牢固、架设方便。通常八木天线由一个激励振子（也称主振子）、一个反射振子（又称反射器）和若干个引向振子（又称引向器）组成，相比之下反射器最长，位于紧邻主振子的一侧，引向器都较短，并悉数位于主振子的另一侧，全部振子加起来的数目即为天线的单元数，譬如一副五单元的八木天线就包括一个主振子、一个反射器和三个引向器，结构如图1所示。主振子直接与馈电系统相连，属于有源振子，反射器和引向器都属无源振子，所有振子均处于同一个平面内，并按照一定间距平行固定在一根横贯各振子中心的金属横梁上。 二、系统规划传输方式：单向传输节目源：本系统电视节目包括无线电视和自办节目（一套）等。无线电视无线电视无线电视无线电视：：：：通过八木天线接收到的信号送到电视机，收看电视机节目。示意图如下（图一）： 三、技术参数天线的性能直接影响电视机收看电视节目的质量重要因素，主要的技术参数有输入阻抗、工作频率、天线增益及方向性等。A．输入阻抗在谐振状态，天线如同一只电阻接在馈线端。常用馈线阻抗为50 ，如果天线输入阻抗也是50 ，那就达到了“匹配”，就能将天上的信号全部接收下来，所以在制作天线的时候一定要注意阻抗匹配的问题。二分之一波长偶极天线的输入阻抗约为67 ，二分之一波长折合振子的输入阻抗则高于前者4倍，当加了引向器、反射器后，阻抗关系就变得复杂起来了，总的来说八木比仅有基本振子的阻抗要低很多，且八木各单元间距大则阻抗高，反之阻抗变低，同时天线效率降低。有资料介绍，引向器与主振子间距0.15波长时阻抗最低，0.2-0.25时阻抗高，效率提高。这

机载轻质天线阵面的结构设计与仿真分析

一第35卷一第7期 2 017年7月MA C H I N E R Y &E L E C T R O N I C S V o l .35N o .7 J u l y 2 017收稿日期:20170401 作者简介:胡子翔一(1985-) ,男,湖北十堰人,工程师,博士,主要从事雷达结构设计与仿真工作三机载轻质天线阵面的结构设计与仿真分析 胡子翔1,2,杨一毅1,李润生1 (1.中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥230088;2.国家级工业设计中心(中电38所),安徽合肥230088 )摘一要:设计了某机载轻质高频天线阵面的结构,采用平面印刷偶极子天线单元和紧耦合布阵技术,实 现阵面的小型化和轻型化;天线承力骨架采用立体框架形式,使用玻璃纤维蒙皮加泡沫夹心结构的复合材料,实现结构的轻质与抗力学环境设计要求三通过力学有限元仿真分析,验证了天线结构的刚强度满足设计要求三 关键词:机载天线;结构设计;有限元分析;刚强度 中图分类号:T N 959.73;T N 820.82一一文献标识码:A一一文章编号:10012257(2017)07003603 S t r u c t u r a l D e s i g na n dS i m u l a t i o nA n a l y s i s o fA i r b o r n eL i g h tA n t e n n aA r r a y H UZ i x i a n g 1, 2,Y A N GY i 1,L I R u n s h e n g 1 (1.N o .38R e s e a r c h I n s t i t u t e o fC E T C ,H e f e i 230088,C h i n a ;2.N a t i o n a l I n d u s t r i a lD e s i g nC e n t e r (N o .38R e s e a r c h I n s t i t u t e o fC E T C ),H e f e i 230088,C h i n a )A b s t r a c t :I n t h i s p a p e r ,t h e s t r u c t u r a l d e s i g no f a l i g h t h i g h f r e q u e n c y a i r b o r n e a n t e n n a i s p r o p o s e d .T h e p l a n a r p r i n td i p o l ea n t e n n au n i ta n dt i g h tc o u p l i n g d e p l o y m e n t t e c h n o l o g y w e r eu s e dt or e a l i z et h e m i n i a t u r i z a t i o na n d l i g h t e n i n g o f t h ea r r a y ;T h e n ,t h es p a c e f r a m es t r u c t u r ea n dt h ec o m p o s i t em a t e r i a l w i t h g l a s s f i b e r a s s u r f a c e a n d f o a ma s c o r ew e r e a d o p t e d t ob u i l d t h e b e a r i n g f r a m e t om e e t t h e d e s i g n r e -q u i r e m e n t s o f l i g h tw e i g h t a n dm e c h a n i c a l e n v i r o n m e n t a d a p t a b i l i t y .T h e r e s u l t so fm e c h a n i c a l f i n i t e e l e -m e n t a n a l y s i s h a v e v e r i f i e d t h a t t h e s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s o f t h e a n t e n n a s t r u c t u r e c a nm e e t t h e d e s i g n r e -q u i r e m e n t s .K e y w o r d s :a i r b o r n e a n t e n n a ;s t r u c t u r a l d e s i g n ;f i n i t e e l e m e n t a n a l y s i s ;s t r e n g t ha n d s t i f f n e s s 0一引言 机载雷达的结构设计目标是使设备在空间有 限二环境恶劣的载机上长期二正常地工作,使任务系统与载机平台成为一个不可分割的整体,为任务机组成员在连续执行任务中,实现高效操作二使用和维护提供可靠的保证三 由于装载平台的特性,机载天线设备对外形尺寸和结构重量有着严格的限制,苛刻的工作环境对 设备结构的可靠性提出了更高的要求[ 13 ]三天线阵通过天线骨架进行固定和安装,是天线阵面的结构支撑三作为整个天线的承力部件,天线骨架需要为天线阵面提供足够的刚度和强度以保证其精度和安全三使用传统材料已经无法满足机载轻质天线结构的设计要求三使用比强度二比刚度高,耐疲劳性二减震性好,热膨胀系数小的复合材料,能在各种严格的限制下增加结构的设计空间,成为设计制造 轻质机载天线骨架结构的有效途径[ 4] 三面对严苛的力学环境,特别是振动二冲击等动载荷,需要使用有限元仿真技术对复合材料天线骨架结构进行分析, 四63四万方数据