基站天线设计讲座初步.pptVIP

典型天线计算实例 序言 介绍利用仿真软件计算天线的基本过程。 本讲座将介绍3种类型天线的计算过程。 环状天线（磁偶极子）； 对称振子天线（电偶极子）； 贴片天线； 巴伦的结构与设计 巴伦的类型； 巴伦设计。 设定基本参数 输入工作频率f0,线宽w，线厚度d和端口阻抗z0。 计算结果分析 解算结果分析主要包括： S参数； 驻波比 工作带寛； 输入阻抗 辐射模式； 方向图 初步计算结果 S参数 调整圆环半径r0 增加比例系数alfa=1.092 调整后的计算结果 S Parameters 端口阻抗的影响 设置参数扫描，Z0从50～300欧姆，步长50欧姆。 添加计算S11 扫频计算结果 从结果看端口阻抗对天线工作带寛和驻波比均有影响。 解析結果显示 ～方向性3D～ 解析結果显示 ～Gain2D～ Traces显示的选择、 选择[Sweeps] 选择Phi 去掉All Value、选择90deg 显示结果 水平极化增益 设置 水平极化增益 垂直极化增益 设置 垂直偏振增益 同时显示水平和垂直增益 设置 水平和垂直增益 基本参数 输入工作频率等基本参数 设定材料属性 选中Cylinder1 设定集中参数端口 选中平面Rectangle1 设定边界条件 选中空气盒 计算结果 S参数 输入阻抗Z0的影响 输入阻抗从50~300Ohm，步长50Ohm。 天线方向图 天线增益 几个主要参数 输入工作频率等主要参数： 计算结果 S参数 改变介质层厚度 D从0.25~2.50mm间隔0.25mm 方向性 天线增益 巴伦的基本类型 在前面介绍的3种天线中除了贴片天线外，前两种天线都是平衡馈电。通常，我们的输入输出都是非平衡的。因此，中间需要非平衡到平衡的转换电路。这就是巴伦（Balun)。 巴伦的种类很多，大致可以分成集中参数巴伦和传输线巴伦两大类。集中参数巴伦又有LC结构和变压器结构。传输线巴伦又可分为同轴传输线巴伦和微带线巴伦两类。 集中参数巴伦 LC巴伦 这种巴伦本质上是一个电桥。被称作“lattice-type ”巴伦。它由两个电感和两个电容组成。这两个回路提供± 90 度的相移。 在工作频率 集中参数巴伦 变压器巴伦 变压器巴伦通常铁氧体环形磁芯制作。 现代集成巴伦常使用此结构 为了方便变压器巴伦也可以使用分离的电感构成。 传输线巴伦 1/4波长同轴线巴伦 一段1/4波长传输线一端屏蔽层接地，另一端不接地，就构成了一个最简单的传输线巴伦。这个巴伦的阻抗变比是1:1 。 传输线巴伦 1/2波长同轴线巴伦 一段1/2波长传输线可以构成一个阻抗变换比为1:4的传输线巴伦。 传输线巴伦 简单的微带线巴伦 该巴伦的工作带寛可以达到10-20%. 耦合线巴伦 传输线巴伦 Marchand 巴伦 这种巴伦是1944年Marchand发明的。最初的结构是同轴结构。这种巴伦具有低阻抗变比和较宽工作带寛的特点。 传输线巴伦 宽带巴伦 这种巴伦的工作频率范围可以达到几个倍频程。 Marchand 巴伦计算实例 Marchand 巴伦计算结果 车载天线分析 基板图形 车载天线分析 这是一个变形的对称阵子天线（电偶极子）。采用1/2波长传输线巴伦。 仿真计算结果 此天线的工作频率约为：658MHz； 与要求的工作频率315MHz相差2倍多。 改进此天线的几点想法 这是一个要求很低的点频天线。发送和接受天线之间的距离非常近（只有1～2米）。所以考虑使用最简单的天线结构。 主要考虑如何减小体积、降低造价。对圆环和对称阵子结构主要考虑折叠或螺旋来减小体积。贴片天线则主要考虑采用高介电常数介质基片来减小体积。由于高介电常数介质材料的价格比较贵。圆环折叠后的体积相对较大。所以还是考虑采用折叠对称阵子天线。 常规阵子天线 天线长度407mm，直径1mm。 工作频率：350MHz 侧向折叠1 天线长度266mm，宽度7mm，厚度1mm。 工作频率：350MHz 侧向折叠2 天线长度214mm，宽度13mm，厚度1mm。 工作频率：350MHz 前向折叠 天线长度207mm，宽度30mm，厚度1mm。 工作频率：350MHz 螺旋 天线长度122mm，直径8mm。 工作频率：350MHz 结论 从上面的比较可以看出，螺旋结构的体积最小。是车载天线一种比较好的天线形式。 由于对称阵子是一种对称输入。所以需要考虑不一种巴伦结构。由于工作频率较低可以考虑使用LC巴伦结构。 可以考虑整体封装固化工艺提高天线的可靠性。 天线材料可以考虑镀锌钢丝。 设置仿真模型 画天线 点击[Draw]/[Box] 设置仿真模型 画馈电用微带 点击[Draw]/[Box] 设置仿真模型 把贴片和微带和在一起 按[Ctrl]+[A]选中全部； 点击[3D Mode