CN113016106A - 天线设计硬件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种天线设计硬件，其不仅允许天线设计者以他们期望的任何几何形状实现天线设计，而且还允许天线用户建立他们期望的天线，并且其允许通过使用以单元形式设计的部件来建立各种天线类型。单元是可以形成天线的任何几何形状的零件的通用名称。本发明特别涉及天线设计硬件，其允许通过集成金属，电介质，电磁吸收单元并使用连接器来三维地建立天线并形成天线设计。
Description
发明的相关技术领域：
本发明涉及一种天线设计硬件，其不仅允许天线设计者以他们期望的任何几何形状实现天线设计，而且还允许天线用户建立他们期望的天线，并且其允许通过使用以单元形式设计的部件来建立各种天线类型。
本发明特别涉及天线设计硬件，其允许通过集成金属，电介质，电磁吸收单元并使用连接器来三维地建立天线并形成天线设计。
现有技术：
天线是将电子电路上的电流和电压转换为电磁辐射，或将电磁辐射转换为电流和电压的换能器。发射天线将电流和电压转换为电磁辐射，接收天线将电磁辐射转换为电流和电压。天线设计是根据许多参数来实现的，例如操作频带，极化，阻抗，增益，尺寸，重量，半功率波束宽度，旁瓣电平和后瓣电平等。
在需要天线的项目中，首先项目的天线要求被确定。根据这些要求，被进行文献研究和理论研究。然后，将打算做到的天线在基于计算机的天线设计程序中被模拟。如这些模拟的结果，设计的天线所需的材料被订购。使用相关材料进行原型的生产，并测量原型。如果测量结果与模拟结果和所需的设计不符合，则返回模拟步骤，并重复设计，订购，原型生产和测量步骤。由于通常无法一次获得最终结果，因此将从模拟步骤开始的过程步骤重复几次。这导致天线设计的高成本。当测量结果满足要求时，天线生产和文档制作被进行，并完成项目。
在现有技术方法中，天线被开发为单个部件或可形成单个天线的各个部件。例如，具有用于电视的尺寸的反射器天线，也称为碟形天线，是通过压制金属板来制造的。
具有几米长的反射天线被制成较小的部分，每个部分彼此相同，并且可以组合在一起。一些天线是通过CNC生产方法制造的，而另一些天线是通过铸造，在电路板上印刷等方法制造的。
在现有技术中，具有各种特征的天线作为产品出售。用户通过查看显示产品功能的数据表来选择并购买可以在其应用中使用的天线。因此，他们可以提供他们的研究所需的天线。在每个新项目中，天线需求都会发生变化，并用户将不得不购买新天线。
在现有技术中，由即用型天线组成的套件用于在天线训练中教授天线的各种功能。在这些天线上被描述增益，极化，阻抗，带宽，反射系数，尺寸，重量，半功率波束宽度，旁瓣电平，后瓣电平等。因此，参加天线训练的人会学习天线的各种参数，但不会设计天线。
在计算机环境中运行的天线设计或分析软件也可以在训练中使用。这些模拟程序允许通过对计算机环境中的物理世界进行建模来作天线设计。参加天线训练的人可以使用这些程序在计算机环境中构建天线，并也在计算机环境中查看这些天线的结果。拥有生产天线基础设施的机构可以实现在本科/研究生/博士课程以及本科/研究生/博士论文的模拟环境中获得的天线，并使参与者从头到尾看到天线的设计过程。但是，这些基础设施存在于有限的机构中。此外，一学期的课程不够学习这些模拟程序。即使学会这些模拟程序，有每台计算机的成本。此外，被参与者生产的天线会造成不必要的成本。
在对现有技术进行了初步研究之后，对编号为“CN104239634”的专利文件进行了审查。该发明公开了一种天线设计方法，用于获取目标天线的参数，使用正交化试验设计取得所述目标天线的参数的内插组合，并通过模拟模型获得插值组合的性能指标。
在对现有技术进行了初步研究之后，对编号为“US20110251832”的专利文件进行了审查。该发明公开了一种方法，该方法尤其提供天线辐射问题的分析和/或优化，并且用于确定电气系统的电磁近场。
在现有技术中，用天线的研究人员在每个新项目中都购买不同的天线，以满足各自项目的天线要求。这给他们从事的每个项目带来新的成本。除了成本外，每个天线购买订单之后直到交货还有一个等待期。此外，在天线训练中一些天线参数是通过使用即用的天线来教授。但是，其中没有硬件可以帮助他们教授天线设计。在具有生产基础设施的机构进行的培训中，使用模拟程序进行天线设计，并该设计被发送到生产中并观察其结果然而，并不是所有的大学或教育机构是有这些机会的。在提供这些机会的教育机构中，天线培训成本很高。在没有提供这些机会的教育机构的天线培训中，无法行天线设计。有许多用于天线设计的模拟程序，并通常最终的天线设计可以通过生产这些程序获得的物理结构的几个原型产品来成就。这导致天线设计成本增加并且天线设计持续时间延长。
结果，由于上述问题并且由于现有解决方案的不足，因此在相关技术领域中进行改进是被认为有必要的。
发明目的：
本发明的最重要的目的是允许天线设计者通过天线设计能力的特征来设计他们想要的天线，该特征是组合单元，并且该目的允许天线用户通过结合单元来创建天线，从而获得具有所需功能的天线。所需的几何形状可以通过组合单元来三维地创建。因此，所获得的几何形状的天线既可以用于设计，也可以用于创建天线，或者用于天线训练。
本发明的另一个重要目的是通过使用金属，电介质，电磁吸收单元来事实上获得所需的天线尺寸。因此，代替生产许多原型以获得天线的最终电磁特性，可以通过使用金属，电介质和电磁吸收单元来实现这些特性。
本发明进一步的一个目的是允许在不使用模拟程序的情况下执行天线设计。通过不使用任何天线设计或分析软件而直接使用单元，在天线分析设备(网络分析仪)上执行天线设计，从而消除天线设计中的一步。
本发明的另一个目的是通过使用单元来创建通过使用天线模拟程序执行的设计中获得的天线的物理结构，从而降低了天线原型生产和最终产品生产的成本。此外，减少了原型或最终天线生产的等待时间。
本发明进一步的一个目的是，当天线需求改变时，其使得能够拆卸单元并根据新需求创建的天线。
本发明的另一个目的是其使得能够使用金属，电介质和电磁吸收单元执行天线设计。通过这种措施，由于单元具有可拆卸的结构，因此用户将能够创建许多天线，尤其是在训练领域中。这样既可以提高天线训练的质量，又可以降低训练成本。
本发明的另一个目的是，其使得设计能够非常迅速地执行，并不需要计算机，并且在即时显示一定效果方面比模拟程序更具优势，这些效果在模拟程序中是看不到的，但在原型设计阶段才可以看到。
通过以下附图和参考这些附图所写的详细描述，将被更清楚地理解本发明的结构和特性规格以及所有优点。
因此，评估应通过考虑这些数字和详细的描述来进行。
附图说明:
图-1；是本发明显示天线设计硬件单元的视图。
图-2；是本发明显示天线设计硬件单元的视图。
图-3；是本发明显示天线设计硬件单元的视图。
图-4；是本发明显示天线设计硬件接地平面的视图。
图-5；是本发明显示天线设计硬件中使用的互锁连接器的视图。
图-6；是本发明显示天线设计硬件中使用的螺旋连接器的视图。
图-7；是显示现有技术中使用的贴片天线设计的透视图。
图-8；是显示现有技术中使用的贴片天线设计的分解透视图。
图-9；是显示通过本发明的天线设计硬件获得的贴片天线设计的上部透视图。
图-10；是显示通过本发明的天线设计硬件获得的贴片天线设计的下部透视图。
图-11；是显示本发明的天线设计硬件单元与连接器的连接的图。
图-12；是显示现有技术中使用的喇叭天线设计的透视图。
图-13；是显示通过本发明的天线设计硬件获得的喇叭天线设计的透视图。
图-14；是显示本发明天线设计硬件和天线设计方法的流程图。
参考编号:
101.单元凸部
102.单元体
110.导电单元
120.电介质单元
140.连接器
141.连接器体
142.连接器电介质
143.连接器内导体
144.连接器凸部
145.连接器孔
150.导电接地层
151.地平面凸部
200.现有技术中使用的贴片天线
210.现有技术中使用的贴片
220.现有技术中使用的贴片天线电介质
230.现有技术中使用的贴片天线地平面
240.现有技术中使用的连接器
300.现有技术中使用的喇叭天线
10.天线要求的确定
11.天线类型的确定
12.根据天线类型和要求进行的计算
13.根据计算确定单元类型和要使用的单元数
14.根据计算放置要使用的导电单元
15.连接器的选择
16.安装连接器
17.测量天线结构是否满足天线要
18.检查天线要求是否被满足
19.完成设计
20.检查是否使用了导电接地层
21.如果不使用不放置导电接地层
22.如果使用放置导电接地层
30.检查是否使用了电磁吸收单元
31.如果不使用不放置电磁吸收单元
32.如果使用放置电磁吸收单元
40.检查是否使用了电介质单元
41.如果不使用不放置电介质单元
42.如果使用放置电介质单元
发明说明：
本发明的天线设计硬件主要由导电单元(110)，电介质单元(120)，电磁吸收单元，导电接地层(150)和连接器(140)组成。单元用于创建各种天线类型。在本发明的天线设计硬件中使用三种类型的单元，即导电单元(110)，电介质单元(120)，电磁吸收单元。单元是可以创建天线的任何几何形状零件的通用名称。
本发明的天线设计硬件包括导电单元(110)，电介质单元(120)，电磁吸收单元，导电接地层(150)，根据操作频带，极化，阻抗，增益，尺寸，重量，半功率波束宽度，旁瓣电平和后瓣电平的要求，它们可以创建多于一种类型的天线。
导电单元(110)通过其导电特性用于形成常规天线的导电部分。导电单元(110)可以由导电塑料，金属或涂有金属的塑料制成。导电单元(110)还可以通过不接触彼此或通过从一个或多个点或沿单元体(102)表面的全部接触或与单元凸部(101)接触来操作。
本发明的天线设计硬件中使用的导电单元(110)，电介质单元(120)，电磁吸收单元和导电接地层(150)，具有通过互锁，拧紧，粘合，钎焊，焊接中的一种或多种方法可以进行连接的结构。
非接触操作是通过在机械上是分开的并且彼此不接触的导电单元(110)在RF频率下电磁地充当单个导电板来实现的。通过在导体之间留一些空间，在导体之间放置非导电材料或用非导电材料涂覆导体，可以防止导体彼此接触。在导电单元(110)之间也可以使用具有不同导电率的导电材料。作为DC(直流电)彼此不接触的单元在RF(射频)频率下彼此激励，并且表现为一体，并起到天线的作用。在寄生天线中，紧靠以一定频率操作的天线旁边放置的一块金属片可使该天线以其他不同的频率操作。然而，导电单元(110)的非接触操作特征包括天线由彼此不接触的组件组成的事实。即使一部分导电单元(110)彼此接触而另一部分不接触，天线的操作原理是，无论所有导电单元(110)是否彼此接触都形成单个天线。此外，具有一个或一个以上导电率值的导电单元(110)的使用将在天线设计中提供灵活性。
电介质单元(120)可以通过不接触彼此或通过从一个或多个点或沿单元体(102)表面的全部接触或与单元凸部(101)接触来操作。非接触操作是通过在机械上是分开的并且彼此不接触的电介质单元(120)在RF频率下电磁地充当单个电介质板来实现的。通过在介电材料之间留一些空间或在它们之间放置具有不同电性能的介电材料，可以防止介电材料彼此接触。彼此不接触或仅在一个或几个点接触的电介质单元(120)在RF频率下表现为一体。在这种情况下，有效的介电常数值可能会比一体中的介电结构低。
本发明的天线设计硬件可以包括由一种或多于一种介电材料组成的电介质单元(120)。在常规天线设计中，天线设计是在一种类型的介电材料上进行的，而借助于本发明的天线设计硬件，在天线中，具有不同介电常数的电介质单元(120)可以用于同一层中。该特征使得在单层中可以制造例如由介电常数为3、5和10的介电单元组成的贴片天线。因此，天线可操作的频率不限于单元尺寸的步长间隔，即，将天线的尺寸增加至少一个单元尺寸。在一个天线内部，通过在同一层中使用具有不同介电常数的电介质单元(120)，本发明的天线设计硬件可以在所有间隔频率下运行。此外，可以在同一层上和在不同层上都提供不同的电介质单元(120)的使用。
尽管电磁吸收单元在机械上是分开的，但在RF频率下电磁地充当单个吸收器板并彼此不接触。吸收电磁波的电磁吸收单元可以由各种材料获得，例如吸收的涂料，泡沫，海绵，塑料，碳或具有低电导率值的金属。电磁吸收单元可以通过不接触彼此或通过从一个或多个点或沿单元体(102)表面的全部接触或与单元凸部(101)接触来操作。非接触操作是通过在机械上是分开的并且彼此不接触的电磁吸收单元在RF频率下电磁地充当单个吸收器板来实现的。电磁吸收单元之间留一些空间或在它们之间放置具有不同电性能的一种材料，可以防止它们彼此接触。电磁吸收单元的吸收和反射特性可以根据所使用的电磁吸收单元的类型和材料而变化。
根据设计天线的特性和尺寸，导电接地层(150)可以用作一件或多件。导电单元(110)，电介质单元(120)，电磁吸收单元和连接器(140)与导电接地层(150)连接。导电接地层(150)可以由导电塑料，金属或涂有金属的塑料制成。具有单元形状的导电接地层(150)可以通过与导电单元(110)或导电接地层(150)组合而形成较大的导电接地层(150)。在这种情况下，导电接地层(150)和导电单元(110)或导电接地层(150)和另一个导电接地层(150)或导电单元(110)和导电单元(110)可以通过从一个或多个点或沿整个表面接触或非接触方式进行操作。非接触操作是通过在机械上彼此不接触的导电接地层(150)在RF频率下电磁地充当一体来实现的。通过在导体之间留一些空间或用非导电材料，可以防止导体彼此接触。不作为DC(直流电)彼此接触的单元通过作为RF彼此激励来确保充当导电接地层(150)。其上有孔或无孔导电接地层(150)都可以使用。因此，用户能够在需要时可以在无孔导电接地层(150)上钻孔。为了安装RF连接器(140)，孔的内侧可以是螺纹的。
如图-1，图-2和图-3所示，导电单元(110)，电介质单元(120)和电磁吸收单元的尺寸可以为1x1、1x2、2x8以及任何类似的尺寸和任何种类的3维几何形状。
本发明的天线设计硬件具有两种不同类型的连接器(140)，根据使用目的，其包括连接器凸部(144)或连接器孔(145)。因此，尽管可以将具有连接器孔(145)的连接器(140)拧到单元或导电接地层(150)上，具有连接器凸部(144)的连接器(140)可以通过将连接器凸部(144)接合到单元或导电接地层(150)来使用。具有连接器凸部(144)的互锁连接器(140)由于其接触连接器凸部(144)的性质而实际上无需每次都拧紧即可被装卸。通过将螺钉插入连接器孔(145)并将这些螺钉拧在安装表面上，或者通过互锁在安装表面上互锁连接器(140)的连接器凸部(144)，或通过直接在安装表面上进行钎焊或粘接或焊接，可以使连接器(140)与为不同目的准备的单元或导电接地层(150)或RF电路板接触。
除了现有技术的连接器(240)，互锁连接器(140)类型还具有一个或多个连接器凸部(144)。当连接器(140)连接到导电接地层(150)或导电单元时，连接器凸部(144)确保连接器的接地接触导电接地层(150)或导电单元。借助于这些连接器凸部(144)，连接器(140)和导电接地层(150)或连接器(140)和导电单元(110)彼此机械接触。因此，在机械和电气上都确保了连接。
当打算通过本发明的天线设计硬件来形成天线时，使用以下方法。首先，确定天线要求(10)。根据天线要求确定天线类型(11)。根据天线类型和要求进行计算(12)。根据进行的计算，要使用的单元类型和导电单元(110)，电介质单元(120)，电磁吸收单元和导电接地层(150)的数量被确定(13)。在一些天线设计中，可以省略使用一个或多个导电单元(110)，电介质单元(120)，电磁吸收单元和导电接地层(150)。根据所确定的天线结构将放置已确定数量的导电单元(110)(14)。
在过程步骤为“根据进行的计算，要使用的单元类型和导电单元(110)，电介质单元(120)，电磁吸收单元和导电接地层(150)的数量被确定(13)”中，对每个导电单元(110)、电介质单元(120)、电磁吸收器单元、导电接地层(150)进行单独的确定，并且还可以通过不使用电介质单元(120)、电磁吸收单元、导电接地层(150)中的一个或多个来执行放置。
由此，被检查是否使用导电接地层(150)(20)。如果不使用导电接地层(150)，其不被放置(21)。如果使用导电接地层(150)，其被放置(22)。
被检查是否使用电磁吸收单元(30)。如果不使用电磁吸收单元，其不被放置(31)。电磁吸收单元，其被放置(32)。
被检查是否使用电介质单元(120)(40)。如果不使用电介质单元(120)，其不被放置(41)。如果使用电介质单元(120)，其被放置(42)。
连接器(140)被选择(15)。选定的连接器(140)被安装(16)。被测量天线结构是否满足天线要求(17)。如果满足天线要求，设计已完成(19)。被检查天线结构是否满足天线要求(18)，如果不满足，通过返回到根据天线类型和天线要求进行计算的过程步骤来重复该过程(12)。
在本发明的天线设计硬件的示例性使用中，图-7和图-8所示的现有技术的天线设计可以如图-9和图-10所示获得。如图-9和图-10所示，在天线设计硬件设计的贴片天线的最上层有导电单元(110)，在其下有电介质单元(120)，在其下有导电接地层(150)和在底部有连接器(140)。如图-7和图-8所示，在现有技术中使用的贴片(210)、和在其下方并且在现有技术中使用的贴片天线电介质(220)以及现有技术中使用的贴片天线地平面(230)是一件式的。
为了更改图-9和图-10中所示的天线的操作频率或增益，可以添加，移除，更换新的导电单元(110)或电介质单元(120)或一个，几个或所有电介质单元(120)可以用介电常数不同的材料代替。因此，由本发明的天线设计硬件设计或形成的天线规格可以非常快速地改变。另外，天线设计硬件适用于多种类型的天线。
在图-12中作为示例显示的现有技术中使用的喇叭天线(300)可以通过天线设计硬件获得。图-13中所示的天线设计硬件构建的喇叭天线由导电单元(110)和连接器(140)组成。与现有技术的喇叭天线(300)不同，该天线结构由单元构成。单元结构的最大优点之一是能够通过增加向外延伸的导电单元(110)的数量从而增加天线的孔径，或减少向外延伸的导电单元(110)的数量从而减小天线的孔径，因此瞬时改变天线的增益。此外，还可以通过用手或借助于镊子或拆卸工具移除可拆卸的导电单元(110)并以不同的尺寸安装相同的天线结构，来构建操作在不同频率的喇叭天线。由于现有技术的喇叭天线(300)是一件，所以对于每个增益或一半功率波束宽度或频率值必须制造不同的天线。通过其单元结构，天线设计硬件可以轻松实现所需的天线规格。
通过使用本发明的天线设计硬件组合导电单元(110)、电介质单元(120)和电磁吸收器单元来构建和设计天线，为天线设计人员和天线用户提供工作灵活性。通过组合导电单元(110)，电介质单元(120)和电磁吸收器单元，可以在三维上形成期望的几何形状。从天线分析仪(网络分析仪)的屏幕上可以看到瞬时变化。
代替制造许多原型来达到天线的最终电磁规格，借助于本发明的天线设计硬件可以通过使用导电单元(110)，电介质单元(120)和电磁吸收器单元来构建许多不同的天线。这种方法既可以在不使用模拟程序的情况下进行天线设计，又可以在使用天线模拟程序时构建原型天线。使用导体单元(110)，电介质单元(120)和电磁吸收器单元来执行天线设计而不使用天线仿真程序，可以减少常规天线设计过程中的处理步骤。类似，通过使用导体单元(110)，电介质单元(120)和电磁吸收器单元来构建天线模拟程序中设计的物理结构，可以消除天线的原型和最终产品生产成本。此外，可以通过在不同频率和不同尺寸的许多不同天线类型的测量结果或计算结果来制造小册子或软件程序。因此，没有天线设计知识且没有天线分析设备的天线用户将能够按照有关如何以所需规格构建天线的指南，来构建具有所需规格的天线。
例如，当通过现有技术方法进行图-7所示的现有技术贴片天线(200)的设计时，首先使用等式(1)，(2)和(3)。
在等式(1)中，c表示光速，f0表示希望天线工作的中心频率，εr表示要在天线上使用的介电常数，w表示贴片的宽度。通过在此公式中输入c，f0和εr值来计算w。
在等式(2)中，εr表示要在天线上使用的介电常数，εeff表示要在天线上使用的介电材料的有效介电常数，h表示介电材料的高度，w表示贴片的宽度。εeff是通过在此公式中输入εr，h和w来计算的。
在等式(3)中，c表示光速，f0表示希望天线工作的中心频率，εeff表示要在天线上使用的介电材料的有效介电常数，h表示介电材料的高度，w表示贴片的宽度，L表示贴片的长度。L是通过在此公式中输入c，f0，εeff，h和w来计算的。
介电材料的选择是根据εr介电常数和材料厚度(h)进行的。现有技术的贴片天线电介质(220)位于电子电路板的铜涂层的中间。过程是通过化学，雕刻等进行的。该过程通过化学，雕刻等方法进行，以使电子电路板一侧的铜板的长度(L)和宽度(w)具有通过方程式(1)，(2)和(3)计算的尺寸。通过这种方式，获得了现有技术中使用的贴片(210)的尺寸。铜板的另一个表面是现有技术中使用的贴片天线地平面(230)。从接地平面到现有技术中使用的贴片(210)上打有一个孔，因此可以确保现有技术中使用的连接器(240)穿过它。现有技术中使用的连接器(240)的机壳被焊接到现有技术中使用的贴片天线地平面(230)；现有技术中使用的连接器(240)的内部导体被焊接到现有技术中使用的贴片(210)。因此，旨在以期望的频率操作的天线被获得。天线反射系数被测量以观察操作频率范围。在偏离期望的操作频率的情况下，可能需要改变天线的尺寸，并且在无法达到期望的反射系数的情况下，需要改变现有技术中使用的连接器(240)的位置。在这种情况下，应通过化学，雕刻等方法对新的铜板再次执行该过程，并再次进行连接器的安装和测量。该循环继续直到在所需频率下获得所需反射系数为止。天线达到所需的频率范围后，将执行辐射图测量。当在辐射图测量中获得所需结果时，设计就完成。
如图-9和图-10所示，使用本发明的天线设计硬件设计了相同的天线。εr和h的值是从硬件中已经存在的电介质单元(120)中选择的。天线长度(L)和天线宽度(w)使用等式数字(1)，(2)和(3)计算。导电接地层(150)位于底部。取决于尺寸，导电接地层(150)可以由一件或多件组成。在计算中使用的具有εr和h值的电介质单元(120)手动安装在导导电接地层(150)上。导电单元(110)放置在电介质单元(120)上。如图-11所示，将连接器内导体(143)手动接合到导电单元(110)，以使连接器底盘与导电接地层(150)接合。通过测量天线的反射系数可以观察其操作频率和反射系数值。如果从预期的操作频率有偏离，天线尺寸就可以通过手动添加或删除单元来更改。如果无法达到所需的反射系数，则也可以手动重新定位连接器(140)。当确定连接器(140)的理想位置时，通过执行辐射图测试来完成设计。
如果使用等式(1)、(2)和(3)获得的贴片长度(L)和贴片宽度(w)而且不对应于单元尺寸的倍数，则使用最接近的尺寸。从而，所有单元都被安装并且反射系数被测量。如果没有获得期望值，已试验了通过添加或去除导电单元(110)来达到期望频率值。如果仍未达到，则在这种情况下，通过用天线设计硬件中存在的具有不同介电常数(εr)的电介质单元(120)替换一个，几个或全部电介质单元(120)来达到所需的频率值。该方法使得能够以期望的频率进行设计，而与导电单元(110)尺寸的设计限制无关。
类似与天线，无源微波结构，例如功率分配器，耦合器，滤波器，阻抗变换器和魔术三通，都是通过电磁模拟程序设计的，并通过天线分析仪(网络分析仪)进行测量。这些结构是微波训练的一部分。这些无源组件可以使用天线设计硬件进行设计和构建。天线设计硬件能够利用其单元建造微带和波导组件。
在CEM(计算电磁)软件程序中，当用户在CAD环境中绘制实体结构时，该软件会将结构离散为小块，称为“网格单元”。该软件使用数值方法求解每个网格单元处的电场和磁场。当用户在CAD(计算机辅助设计)工程图中看到实体结构时，他们将获得网格结构的结果。根据求解方法，这些单元可以具有许多不同的几何形状。网格单元的尺寸通常被选择为大于20的波长或大于10的波长，以便与制造的天线的测量结果相比达到真实的结果。
天线设计硬件中的单元类似于CEM软件程序中的“网格单元”。当天线设计硬件和CEM软件程序中的网格几何形状和尺寸相同时，结果必须相似。
基于此原理，可以绘制预定义的天线设计硬件单元的特定电磁软件是天线设计硬件的可选元素。用户可以在软体程式介面中选择预先定义的单元图形，在CAD介面中与单元建造天线，并使用计算机电磁法进行模拟。除了现有技术中的计算机电磁方法之外，该方法还具有与天线设计硬体的硬体单元相同的网格单元大小，或者每个单元的预先定义离散点。这确保，除了用于模拟随机结构的模拟(计算)程式之外，该特定软体还计算具有预定义网格单元的预定几何。该方法为用户提供了在计算机环境中实际观察天线设计硬件的结果。
Claims (16)
1.一种天线设计硬件，其允许天线设计者实现天线设计并物理地形成天线以他们期望的任何几何形状，其特征在于,包括；
·尽管在机械上是分开的，但通过彼此接触或不接触，在RF频率下电磁地充当单个导电板的导电单元(110)，
·在一个天线内的同一层或不同层上可能具有不同的介电常数的电介质单元(120)，并且天线可操作的频率不限于单元尺寸的步长间隔，即，将天线的尺寸增加至少一个单元尺寸，并且具有三维几何结构，尽管在机械上是分开的，但通过彼此接触或不接触，其在RF频率下电磁地充当单个介电板，
·电磁吸收单元，尽管在机械上是分开的，但在RF频率下通过彼此接触或不接触电磁地充当单个吸收器板，并且具有三维几何结构，并吸收电磁波，
·一种连接器(140)，其上具有一个或多个连接器凸部(144)，允许连接器(140)从导电接地层(150)或导电单元(110)上拆下或安装这些上，
·一种导电接地层(150)，尽管在机械上是分开的，但通过彼此接触或不接触，在RF频率下电磁地充当单个导电板的，具有三维几何结构，根据天线设计的要求可以用作一种或多种。
2.根据专利要求1所述的天线设计硬件，其特征在于，包括导电单元(110)、电介质单元(120)、电磁吸收单元、导电接地层(150)，这些能够根据操作频带，极化，阻抗，增益，尺寸，重量，半功率波束宽度，旁瓣电平和后瓣电平构建一种以上的天线类型。
3.根据专利要求1所述的天线设计硬件，其特征在于，通过天线设计硬件的天线构建方法包括以下处理步骤；
-确定天线要求(10),
-根据已确定的天线要求确定天线类型(11),
-根据天线类型和要求执行计算(12),
-根据计算确定单元类型和将使用的导电单元(110)、电介质单元(120)、电磁吸收单元、导电接地层(150)数(13),
-放置导电单元(110)，其数量根据已确定的天线结构被确定(14),
-检查是否使用了导电接地层(20),
-检查是否使用了电磁吸收单元(30),
-检查是否使用了电介质单元(40),
-连接器(140)的选择(15),
-安装已被选择的连接器(140)(16),
-测量天线结构是否满足天线要(17),
-检查天线要求是否被满足(18),
-当测量结果满足天线要求时完成设计(19),
-当测量结果不满足天线要求时，返回到“根据天线类型和要求进行计算(12)”的步骤。
4.根据专利要求3所述的天线设计硬件，其特征在于，通过天线设计硬件的天线构建方法包括；在“检查是否使用了导电接地层(150)(20)”处理步骤中包括“如果根据天线要求不使用导电接地层(150)，其不被放置(21)”处理步骤。
5.根据专利要求3所述的天线设计硬件，其特征在于，通过天线设计硬件的天线构建方法包括；在“检查是否使用了导电接地层(150)(20)”处理步骤中包括“如果根据天线要求使用导电接地层(150)，其被放置(22)”处理步骤。
6.根据专利要求3所述的天线设计硬件，其特征在于，通过天线设计硬件的天线构建方法包括；在“检查是否使用了电磁吸收单元(30)”处理步骤中包括“如果不使用电磁吸收单元，其不被放置(31)”处理步骤。
7.根据专利要求3所述的天线设计硬件，其特征在于，通过天线设计硬件的天线构建方法包括；在“检查是否使用了电磁吸收单元(30)”处理步骤中包括“如果使用电磁吸收单元，其被放置(32)”处理步骤。
8.根据专利要求3所述的天线设计硬件，其特征在于，通过天线设计硬件的天线构建方法包括；在“检查是否使用了电介质单元(40)”处理步骤中包括“如果不使用电介质单元，其不被放置(41)”处理步骤。
9.根据专利要求3所述的天线设计硬件，其特征在于，通过天线设计硬件的天线构建方法包括；在“检查是否使用了电介质单元(40)”处理步骤中包括“如果使用电介质单元，其被放置(42)”处理步骤。
10.根据专利要求1所述的天线设计硬件，其特征在于，包括单元凸部(101)，以确保导电单元(110)，电介质单元(120)和电磁吸收单元互锁连接。
11.根据专利要求1所述的天线设计硬件，其特征在于，包括地平面凸部(151)，以确保导电单元(110)，电介质单元(120)和电磁吸收单元互锁地连接至导电接地层(150)。
12.根据专利要求1所述的天线设计硬件，其特征在于，包括导电单元(110)，其也可以通过钎焊，互锁，拧紧，粘合，焊接的方法连接到电子电路板上。
13.根据专利要求1所述的天线设计硬件，其特征在于，包括导电单元(110)，具有一个或多个电导率值。
14.根据专利要求1所述的天线设计硬件，其特征在于，具有一种结构，此结构使导电单元(110)、电介质单元(120)、电磁吸收单元和导电接地层(150)，通过互锁、拧紧、粘合、钎焊、焊接中的一种或多种方法可以进行连接的。
15.根据专利要求1所述的天线设计硬件，其特征在于，其的功能不仅限于天线，还可以用于其他无源电磁结构，如由功率分配器，耦合器，滤波器，阻抗变换器和/或魔术三通组成的微带和波导组件。
16.根据专利要求1所述的天线设计硬件，其特征在于，对使用天线设计硬件中的单元构建的天线通过计算机方法进行建模和计算，该方法使用与天线设计硬件相同的单元几何形状作为预定义单元，因此，用天线设计硬件的硬件单元或每个单元的预定义离散点计算结构相同的“网格单元”尺寸。
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