[经验分享]自己动手做电路，经验分享二，基站天线设计的最最基本流程

离线fredhcn

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0楼发表于: 2012-07-20 20:01:52

关键词：仿真天线端口 ADS 阻抗

看到有人在问基站天线的设计流程，帖子链接如下
http://bbs.rfeda.cn/read.php?tid=77421

本来想直接帖子里回，后来觉得这个其实可以专门做一个专题，也不知道以前有没有人分享过。这里分享一下自己的经验，水平有限，如有谬误欢迎指正。

一般基站天线设计国标要求的指标有：
增益、带宽、波束宽度、前后比、交差极化，（以上的指标是可以在电磁仿真软件里比较精确得仿真的），
极化隔离度、无源互调、震动跌落、使用温度、抗腐蚀、功率、风阻要求等等（这些指标是在电磁软件里不太能精确仿真的，很多跟工艺、加工方式、制造的可靠度有关。但是这些指标设计的时候也需要注意的问题）

限于篇幅，这里只讨论电磁仿真软件里的最最基本的设计流程

以上面提到的帖子里的8单元阵列为例子，（实际中一般是双极化的，这里简化讨论为单极化、水平波束宽度60度为例）

[post]
1：根据总的增益指标和估计的天线单元增益（一般8dBi左右），估算需要天线单元的个数，前文帖子里说的8单元估计应该是稍低于17dBi左右的指标要求。

阵列增益大约 < = 10*log10（天线个数）+单元增益

这里要留一点余量，一般阵列增益由于抑制副瓣的会损失0.2dB-0.5dB左右，再加上馈电网络损耗1dB左右。至少要有1.5dB的余量，所以假设单元8dBi，8单元估计能做到15.5dBi。确定大致的阵列间距，中频大致为0.7自由空间波长，可稍微加大以提高增益（注意不能太大，最高频超过一个波长会出现栅瓣）。

2：根据上、下副瓣要求，设计功分网络需要的幅度和相位。确定天线单元应该有的增益（步骤1的单元增益只是经验估算，这里要算出需要的下限值）

3：选定单元类型，一般常见的是多层贴片和偶极子形式的，或者是各种形式的变形。

4：根据步骤2得到的单元增益要求，仿真单元。这里要加上反射板仿真了，要做到和真实天线相同的反射板。调整天线单元的尺寸和反射板的尺寸，以满足方向图要求（主要是水平波束宽度，这个例子是60度）。

5：先满足方向图指标，再调整使之满足S11要求。为了仿真准确的S11，应该要加上邻近单元的两个单元一起仿真（不用馈电，就只画模型）。S11应该要高标准要求，这样馈电网络设计可以简化很多，大致要满足频带内|S11|< -20dB或更好。

6：重复步骤4-5，直到天线单元方向图和S11达标。

7：将8个单元一起仿真（8个端口馈电，加反射板，不加馈电网络），幅度和相位按照步骤2的进行馈电。微调各个细节（一般是反射板），确认方向图达到指标，增益、上副瓣抑制、下零点填充、前后比等。导出仿真到的S参数，8端口的就是S8P。

8：设计馈电网络，以满足幅度相位要求。(这一步具体细节很多，要分情况讨论，以后有机会再详述)，8单元的天线得到是一 ..

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