如何自學天線設計？

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樓上從工業界的角度說的很好，我從學習科研的角度說一下。

首先，你得有電磁場和高數的基礎，建議在自學天線之前先把高數的微積分部分看一遍，然後自學電磁場的入門書籍，推薦R.F.Harrington的Time-Harmonic Electromagnetic Fields。

其次，有了電磁場的基礎之後，建議學習C.A. Balanis的Antenna Theory Analysis and Design，這本書被稱為天線聖經，推導嚴謹並且簡介明了，介紹了大部分基礎類型的天線，其實複雜的天線都是在基礎類型的天線演變過來的。讀這本書的時候，建議把線天線和環天線，還有天線陣的基礎理論仔細研究一遍，認真做課後習題。

再者，你對哪種天線感興趣，就去專門學一下這一章，並且自己動手用模擬軟體設計一款天線，這樣你能有一種直觀的認識。入門級模擬軟體推薦HFSS

順便說一下自己最近的體驗，HFSS18.2優化了好多，感覺比之前的版本在計算速度方面有了很大的提升，強烈推薦。

我試著來回答一下這個問題。

一般來講一個完整的天線設計過程會包括下面幾個步驟：

1、天線需求分析及分解

在這個階段你應該知道天線是在什麼場景下使用的？在這種場景下客戶要求的天線指標有哪些？客戶提出的指標要求是否都合理，是否可實現？你可以適當犧牲哪些指標？哪些指標必須要保證？如果有不同客戶提出不同的設計訴求，你有沒有辦法提取最關鍵的共同需求，實現歸一化設計以降低設計成本？總之在這一個階段你要做到你真的明白客戶需要一個什麼樣的天線。

2、天線解決方案分析

等你理解清楚客戶的需求以後，是時候提出具體的解決措施了。太陽底下沒有新鮮事，這句話在天線設計領域也是成立的。天線的使用場景一定，你可選的天線方案一般也就定下來了。比如說：你要做低剖面的，那一般都會選擇貼片類型的天線；你要做基站天線，那一般都會選擇偶極子；你如果做測試饋源，那一般都會選擇喇叭天線；你如果要做小型化，那你可能就會想到介質諧振天線。但這並不意味著萬事大吉了。因為具體到某一個類型的天線，你要控制住天線的S參數帶寬及方向圖帶寬都要求你對具體的天線形狀做細緻的設計和優化。在這一步中最能體現一個天線工程師的理論及模擬水平。一般來講在這一步中會提出多種備選的方案，畢竟沒有人會把所有的雞蛋放在一個籃子裡面。經過這一步，一般一個虛擬的但是完整的天線模型就產生了。

3、天線樣機製作

在第二部的基礎上，一般都會投版打樣。在這一步你需要充分關注DFX：天線機械裝配是否滿足要求？能否做進一步的設計改進使得裝配更加容易？是否已經做了防呆設計？天線的實際饋電設計是否和設想一樣？能否進一步降低線路損耗？防雷設計是否到位？焊點可靠性設計是否OK等等。

4、天線性能調試及天線定版

你有了天線樣機以後就需要做性能調試了。這裡的調試一般就是一個try and cut的過程，但是好在我們有第二部做模擬及分析的基礎，我們的try也就有一定的方向了。這裡一般走彎路比較多，但是如果你前期的分析做的系統和有序，一般很快就能找到規律，所以對分析結果的整理一定得做到有序易回溯。千萬不要認為天線是玄學，千萬不要過多的吹捧經驗的重要性，碰到疑難問題的時候，要學會冷靜的分析問題的根因；你要堅信，宏觀的電磁現象都能被經典的電動力學解釋。（寫完這幾句臉有點燒，雖然心裡默念千變，但是碰到問題，我也有抓瞎的時候）一般經過幾個回合的調試，天線最終方案就會確定下來了。

5、小批量試製及批量發貨

等天線定版以後，最關鍵的一部就來了。小批量試製及批量發貨。經歷了批量發貨的人都會知道，在量產階段什麼神奇的問題都會發生，但是等你仔細分析的時候發生這些神奇的事情都是因為一些很細節的設計問題造成的，細節確實是魔鬼。舉個真實的栗子：電鍍錫的厚度本來和趨膚深度有關，這是一個關鍵指標，但是如果沒有列為管控指標就很輕鬆的能造成天線批量問題。

好了，等你清楚了天線設計的過程以後你就該知道你需要哪些知識了。

首先你得懂天線相關的電學知識，這一部分知識不必貪多但一定得弄懂，電磁場理論就看R.F.Harrington的Time-Harmonic Electromagnetic Fields，天線就看C.A. Balanis的Antenna Theory Analysis and Design，有了這倆法器在手你一定不會被千奇百怪的天線形狀給嚇住的。PS:建議嘗試做書後的習題，這對加深理解非常有幫助，雖然很多題目我都做不出來，捂臉～

其次你得懂模擬工具及方法。天線設計中電磁模擬不是萬能的但是沒有電磁模擬卻萬萬不能。我最熟練的工具是Ansys HFSS，就已這個為例了。要想用好模擬工具，你首先得會使用幫助文檔。一個好的軟體必定有非常完備的幫助文檔，千萬不要到處跪求各種問題的解法浪費時間（我就干過），靜下心來仔細的閱讀幫助文檔，學會使用幫助文檔，你想要知道的答案一般都會在的。例如要想理解HFSS的工作原理及各種技術細節，稍作探索你會發現HFSS的幫助文檔中的Technical Notes部分就是你的最愛。怎麼樣才能算懂模擬工具及方法呢？用最簡單的模型在最少的時間內用最合適的演算法得到最優的結果，差不多就這個標準了。我一直這麼要求自己，當然這個「最」也隨著自己的閱歷在不斷的刷新著。

再次你得知道結構設計及生產製造相關的知識。例如知道基本的繪圖方法（現在才想起原來《工程製圖》這麼重要，以前在學校的時候我想我一個學電的學這為what？），什麼樣的造型設計有利於減小風載？什麼樣的結構形式能夠增加強度？在現有的設計場景下應該優先使用什麼樣的材料來做天線？因為這些因素最終都會影響你設計的天線，你只有懂這些才能和其他領域的工程師愉快的合作。

最後你得明白作為硬體工程師最好的自學方式就是找機會參加實際的生產實踐。你得學會擼起袖子加油干，做一款能夠工作的天線出來。我的體會是：我在公司一個月學會的東西比我在學校一年的都多～

首先是要了解電磁場的基本原理和天線的一些基本理論，個人認為初學的時候對這些理論有個大體的認識即可，一些天線的基本概念也是要搞清楚的；接下來可以通過模擬軟體對天線進行進一步的感性認識，常見的軟體有 HFSS和CST，可以用這些軟體對簡單的天線模型進行模擬，觀察天線上的電流分布以及天線的輻射方向圖增益等等；對於模擬中遇到的和原理有關的問題，再從天線和電磁場的相關理論尋找答案。總之，理論知識和模擬實踐是相輔相成、逐步深入的。希望對你有所幫助。

任何知識都不可能一蹴而就。在學習天線理論之前，首先你需要具備電磁場理論和傳輸線理論的一些知識儲備。最基本的如maxwell方程，波動方程的數學形式和物理概念理解，時變電磁場的基本概念與原理。具備這些基本概念以後，找一本天線類教材，如《天線原理》魏文元，宮德明編，不需要都看，只需要看第二章，了解方向圖，增益，極化等概念，掌握對稱振子這種最基本的天線形式，到這兒，你已經對天線方面的知識有了一個入門了解。要想把這些理論知識深入理解，你需要藉助電磁模擬軟體hfss，推薦你看HFSS天線設計_李明洋這本書。跟著書里內容模擬，查看模擬結果時與之前的理論結合起來理解。我們都知道，不斷的正反饋對於學習一門知識是大有裨益的，所以接下來試著自己模擬一個天線，對稱振子或者貼片天線，有條件最好能加工測試一下。當你看到自己親手設計出來的天線時你學習的慾望會更加強烈。最後，經過這樣一番訓練，相信你會對天線設計有一個更深的理解。但天線設計是一個需要不斷積累的過程，尤其在大型反射面，相控陣的設計上，不僅工程積累重要，對理論的理解也要求非常嚴格，所以這就需要看題主的預期來進行下一步深入的學習。

天線其實就是微波系統中的感測器，我認為想深刻理解天線原理及設計，需要一條知識線為基礎，否則學到的東西無法串聯並融會貫通。

電磁學——微波技術原理——天線原理——天線測量

在理解了微波原理的基礎上，任何一種天線類教材都可以作為入門，以一本為基礎，其他的相關書籍作為補充，最終形成自己的理解和知識體系，我認為是這樣的。

具體的書其他同學都推薦啦哈哈

美國大學使用的都是Balanis的書，而且美國很多大學的講義都是開放的，推薦你去學習一下ucsd的GM Rebeiz的課程。你可以Google一下關鍵詞。

但是這個教的都是基礎，最新的天線研究ucsd的Dan Siepenper（貌似拼得不對）的一門課也不錯。常用的商用的平面天線可以看看microstrip antenna的相關書籍。

推薦一本天線基礎的書《天線理論與設計（第二版）》Warren L.Stutzman .不過分依賴數學，側重原理說明。

看你學到哪種程度。介紹你本書：

HFSS天線設計[李明洋][電子工業出版社]

一名電磁場微波技術研究生。

曾經在一本天線書里看到這樣的話，大意是這樣。

隨便拿一個金屬鐵桶就可以做一個輻射器。而一個高標準的天線不是隨隨便便就做出來的。

天線作為微波電磁場專業的主要、也是最難的方向之一。需要紮實的基本電磁場知識。並且要認識到天線的參數並不能只關注其中的少部分項目……匹配，幅度和相位方向圖，極化，物理尺寸等等等……方方面面。在不同場合會只關注其中的少數幾個參數……但在設計天線的時候所有的技術參數在心裡都要有數…

天線種類很多……多研究相關學術論文…了解其輻射的機理。初學者不建議用模擬軟體掃參

林昌祿的《天線工程手冊》可以作為理論部分的基礎學習，推薦電子科技大學王建教授的天線課件，網路上也該是可以找到的。天線的工程設計一般要用到CST/HFSS等軟體進行模擬。如果條件允許可以去IEEE去檢索一些論文，進行建模模擬，比對論文數據，相對更直觀，也不會過於枯燥。

作為一個天線RD，自己從一個新人走過來。開始的時候就是一個小白，什麼都不懂，包括一些專業名詞。後來買了本書叫（天線）克勞什麼的…結果…看了第一章就看不下去了，太理論了。後來主管告訴我，天線是刻制化的，而在實際工作中需要的實際使用情況，理論的環境很多時候不適用。大部分還是靠試做，利用HFSS大致模擬環境後進行實作，將天線放進機構中進行測試……這是最快的方法，而且工作中一般都是這樣。

如果是要從基礎學起，推薦克勞斯的《天線》，分為上下兩冊，偏重實用；如果是僅想了解天線常用指標，簡單設計等，建議找工具書類，比如林昌祿編的《天線工程手冊》，可快速上手。這兩本書論壇可找，找不到可聯繫我。

做系統的人不懂天線，做天線的人不懂系統。

別進這個怪圈啊

提主隨意甩出來一個問題，引來諸多天線人認真回答……大家真不容易

先看看基礎課程掌握了沒有？電磁學，高等數學等，微波工程，通信原理最好也了解了解。樓上推薦的天線書隨便找本看看，然後用HFSS CST 之類的實際模擬幾個，多動手做模擬做設計，比啃理論提高更快理解更深。

學天線先有電磁場理論和微波技術基礎的學習，之後學習天線原理與設計，單論天線原理與設計，有一本書叫做天線聖經（不是真名），全英文，但是非常詳細，中文的話就是其他人回復的

學理論和應用的距離還是很大的

如果有了一定的基礎知識，推薦一本書給大家，超寬頻(UWB)天線原理與設計，美Hans Schantz著，呂文俊譯。相對於中規中矩的天線教材，這本書的作者真是別具一格。

我覺得最重要的是買本hfss或者cst的書，並且裝的軟體。

先學電磁場理論，然後傳輸線理論，然後天線理論與設計，然後hfss天線模擬