微波射频学习笔记18-------偶极子天线和微波天线设计介绍

几种天线设计方法的介绍
一、偶极子天线
1.天线模型
两根紧挨着的金属导体，长度均为四分之一波长，直径均远小于波长，两导体间距也远小于波长。

2.天线性能的设计因素
① 单个导体长度L：（光速/频率）/4=四分之一波长（在空气中传播的波长），但在导体中传播，波长会变短；
② 导体半径R：远小于波长即可，使用导电率高些的材料，市面上常见直径零点几毫米就挺好，或者用波长/200，得出一个小200的值，也算远小于波长；
③ 两导体间距S：远小于波长即可，可以比半径更小点。
以上三个变量L、R、S，均可在仿真软件中，找到合适的值，设计完成；需注意，半波长天线阻抗为73.2Ω。

二、PCB偶极子天线
1.天线模型
依然是两个四分之一波长的导线，重叠一部分（重叠的这部分变成了微带线），然后向两个方向走去；两导体分别位于介质板材的两面，不短路，其中一面信号接入点（馈点）导线拓宽为两个”尾翼”。

2.天线性能的设计因素
① 单个导线长度L：因为导线有部分组成了微带线L1，也有部分在介质表面铺过L2，所以实际上两导线的长度均介于四分之一*空间波长和四分之一介质波长（*空间波长/更号下板材的介电常数）之间；另外为了减小尺寸，可以如图所示弯折导线；
② 导线宽度W：没什么特别要求，一般微带线取50Ω的阻抗，宽度在此匹配下的值左右（可用网上的小工具计算得出）；
③ 尾翼的大小和形状：可自定义，学名微带巴伦线，作用是阻抗变换。
以上变量L、L1、L2、W、微带巴伦线，均可在仿真软件中，找到合适的值，阻抗可调为50Ω。

三、倒F型/倒L型PCB天线
见微波射频学习笔记16-------倒F板载PCB天线设计过程。

四、微带天线
(1)侧馈矩形微带天线模型
1.天线模型
微带线上的一个方形金属片，加上一段阻抗变换线和一段50Ω阻抗线。

2.天线性能的设计因素
①长度L：一般取二分之一波长，实际上更短点；（可用微带线计算工具计算波长）
②宽度W：照公式计算，f为频率，c为光速，ε为介电常数；
③馈点位置：左右移动，可调节阻抗；

以上变量L、L1、L2、W、微带巴伦线，均可在仿真软件中，找到合适的值。

(2)同轴馈点微带天线
1.天线模型
微带线上的一个方形金属片，加上从微带线底部连接的同轴线。

2.天线性能的设计因素
①长度L、宽度W：与侧馈矩形微带天线一致；
②馈点位置：馈点在W方向上移动对输入阻抗影响很小，但偏离W中间的位置会激发TM模式，产生能量分量，所以馈点位置一般取宽度的中心线；另外在矩形中心点输入阻抗为零，沿L方向到两侧，阻抗逐渐增大，可以此调节匹配，当然位置也是可以计算的，距离边缘的长度计算如下图：

(3)双频微带天线
长度和宽度分别是两个频段二分之一波长的微带天线，且馈电点在其对角线上。