如何自學(xué)天線設(shè)計(jì)？

我試著來回答一下這個(gè)問題。

一般來講一個(gè)完整的天線設(shè)計(jì)過程會(huì)包括下面幾個(gè)步驟：
1、天線需求分析及分解
在這個(gè)階段你應(yīng)該知道天線是在什么場(chǎng)景下使用的？在這種場(chǎng)景下客戶要求的天線指標(biāo)有哪些？客戶提出的指標(biāo)要求是否都合理，是否可實(shí)現(xiàn)？你可以適當(dāng)犧牲哪些指標(biāo)？哪些指標(biāo)必須要保證？如果有不同客戶提出不同的設(shè)計(jì)訴求，你有沒有辦法提取最關(guān)鍵的共同需求，實(shí)現(xiàn)歸一化設(shè)計(jì)以降低設(shè)計(jì)成本？總之在這一個(gè)階段你要做到你真的明白客戶需要一個(gè)什么樣的天線。

2、天線解決方案分析
等你理解清楚客戶的需求以后，是時(shí)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(shè)計(jì)領(lǐng)域也是成立的。天線的使用場(chǎng)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(huì)選擇貼片類型的天線；你要做基站天線，那一般都會(huì)選擇偶極子；你如果做測(cè)試饋源，那一般都會(huì)選擇喇叭天線；你如果要做小型化，那你可能就會(huì)想到介質(zhì)諧振天線。但這并不意味著萬事大吉了。因?yàn)榫唧w到某一個(gè)類型的天線，你要控制住天線的S參數(shù)帶寬及方向圖帶寬都要求你對(duì)具體的天線形狀做細(xì)致的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。在這一步中最能體現(xiàn)一個(gè)天線工程師的理論及仿真水平。一般來講在這一步中會(huì)提出多種備選的方案，畢竟沒有人會(huì)把所有的雞蛋放在一個(gè)籃子里面。經(jīng)過這一步，一般一個(gè)虛擬的但是完整的天線模型就產(chǎn)生了。

3、天線樣機(jī)制作
在第二部的基礎(chǔ)上，一般都會(huì)投版打樣。在這一步你需要充分關(guān)注DFX：天線機(jī)械裝配是否滿足要求？能否做進(jìn)一步的設(shè)計(jì)改進(jìn)使得裝配更加容易？是否已經(jīng)做了防呆設(shè)計(jì)？天線的實(shí)際饋電設(shè)計(jì)是否和設(shè)想一樣？能否進(jìn)一步降低線路損耗？防雷設(shè)計(jì)是否到位？焊點(diǎn)可靠性設(shè)計(jì)是否OK等等。

4、天線性能調(diào)試及天線定版
你有了天線樣機(jī)以后就需要做性能調(diào)試了。這里的調(diào)試一般就是一個(gè)try and cut的過程，但是好在我們有第二部做仿真及分析的基礎(chǔ)，我們的try也就有一定的方向了。這里一般走彎路比較多，但是如果你前期的分析做的系統(tǒng)和有序，一般很快就能找到規(guī)律，所以對(duì)分析結(jié)果的整理一定得做到有序易回溯。千萬不要認(rèn)為天線是玄學(xué)，千萬不要過多的吹捧經(jīng)驗(yàn)的重要性，碰到疑難問題的時(shí)候，要學(xué)會(huì)冷靜的分析問題的根因；你要堅(jiān)信，宏觀的電磁現(xiàn)象都能被經(jīng)典的電動(dòng)力學(xué)解釋。（寫完這幾句臉有點(diǎn)燒，雖然心里默念千變，但是碰到問題，我也有抓瞎的時(shí)候）一般經(jīng)過幾個(gè)回合的調(diào)試，天線最終方案就會(huì)確定下來了。

5、小批量試制及批量發(fā)貨
等天線定版以后，最關(guān)鍵的一部就來了。小批量試制及批量發(fā)貨。經(jīng)歷了批量發(fā)貨的人都會(huì)知道，在量產(chǎn)階段什么神奇的問題都會(huì)發(fā)生，但是等你仔細(xì)分析的時(shí)候發(fā)生這些神奇的事情都是因?yàn)橐恍┖芗?xì)節(jié)的設(shè)計(jì)問題造成的，細(xì)節(jié)確實(shí)是魔鬼。舉個(gè)真實(shí)的栗子：電鍍錫的厚度本來和趨膚深度有關(guān)，這是一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，但是如果沒有列為管控指標(biāo)就很輕松的能造成天線批量問題。

好了，等你清楚了天線設(shè)計(jì)的過程以后你就該知道你需要哪些知識(shí)了。

首先你得懂天線相關(guān)的電學(xué)知識(shí)，這一部分知識(shí)不必貪多但一定得弄懂，電磁場(chǎng)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(huì)被千奇百怪的天線形狀給嚇住的。PS:建議嘗試做書后的習(xí)題，這對(duì)加深理解非常有幫助，雖然很多題目我都做不出來，捂臉～

其次你得懂仿真工具及方法。天線設(shè)計(jì)中電磁仿真不是萬能的但是沒有電磁仿真卻萬萬不能。我最熟練的工具是Ansys HFSS，就已這個(gè)為例了。要想用好仿真工具，你首先得會(huì)使用幫助文檔。一個(gè)好的軟件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(fèi)時(shí)間（我就干過），靜下心來仔細(xì)的閱讀幫助文檔，學(xué)會(huì)使用幫助文檔，你想要知道的答案一般都會(huì)在的。例如要想理解HFSS的工作原理及各種技術(shù)細(xì)節(jié)，稍作探索你會(huì)發(fā)現(xiàn)HFSS的幫助文檔中的Technical Notes部分就是你的最愛。怎么樣才能算懂仿真工具及方法呢？用最簡單的模型在最少的時(shí)間內(nèi)用最合適的算法得到最優(yōu)的結(jié)果，差不多就這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)了。我一直這么要求自己，當(dāng)然這個(gè)“最”也隨著自己的閱歷在不斷的刷新著。

再次你得知道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)制造相關(guān)的知識(shí)。例如知道基本的繪圖方法（現(xiàn)在才想起原來《工程制圖》這么重要，以前在學(xué)校的時(shí)候我想我一個(gè)學(xué)電的學(xué)這為what？），什么樣的造型設(shè)計(jì)有利于減小風(fēng)載？什么樣的結(jié)構(gòu)形式能夠增加強(qiáng)度？在現(xiàn)有的設(shè)計(jì)場(chǎng)景下應(yīng)該優(yōu)先使用什么樣的材料來做天線？因?yàn)檫@些因素最終都會(huì)影響你設(shè)計(jì)的天線，你只有懂這些才能和其他領(lǐng)域的工程師愉快的合作。