RF仿真
Folded dipole天线的ADS仿真
Folded Dipole Antenna，被翻译为折合振子天线，是dipole天线的一种变形，可以看作是两个两端连接的dipole天线，一个振子的馈电在中间，而另一个振子的馈电在两边，其性能等效为相距很近平行排列的馈电相同的两个对称振子阵。
1. Folded dipole的特性仿真：
同样，在ADS上用厚度层为20mm的导体形成截面为方形的金属棒，来近似获得20mm直径的圆杆（或管），然后进行仿真。
这里使用的天线的半臂长度为350mm，得到的中心频率为188.5MHz，比dipole天线的频率有所降低。如果按频率计算出的1/4波长大约为400mm，缩短了大约12%左右。VSWR<2的带宽为60MHz，相对带宽为32%，带宽明显比dipole天线宽，已接近用60mm宽金属棒制作的dipole天线的带宽。看Smith圆图：
需要说明的是，这里设置的仿真端口阻抗为300Ohm，这时中心频率处很接近阻抗匹配，虚部也很接近为零。臂宽相同的折合振子天线，其阻抗大约为dipole天线的四倍，即280Ohm左右，一般都是使用300Ohm的平行双线（parallel line）来馈电。这时的3D图为：
看上去仍然像一个面包圈，与dipole的场分布很相似，但数值是有差别的：
因为折合振子的辐射场相当于两个对称振子辐射场的叠加，所以其辐射功率是单个对称振子辐射功率的两倍。
2. 两振子间距的影响：
上面的折合振子天线的两个振子之间间距为20mm，如果扩大到40mm，得到仿真结果：
中心频率有很小的提高，反射系数也更好些，VSWR<2的带宽基本没有变化。Smith圆图：
中心频率处更接近阻抗匹配点，所以反射系数更低。如果继续加大间距，到60mm，得到S11曲线：
中心频率基本未变，反射系数、带宽变化也很小。如果间距加大到80和160mm，S11曲线变为：
可见，间距在达到80mm时，折合振子天线的参数还是基本没有变化，但到了160mm后中心频率有所降低，反射系数也有了增大，但还没有影响到带宽。所以，折合振子的两个振子之间的间距在一定范围内对天线特性基本没有影响，折合振子天线的设计参数一般也未给出这个间距的要求。
3.多段折合振子天线：
折合振子看上去是一个窄矩形环，其结构更加坚固，阻抗也比较高，适合廉价的平行双线馈电，在无线电技术发展的早期曾得到很多应用。当时还出现了三段和四段的折合振子天线。
这是三段的折合振子天线（3-wire folded dipole），其阻抗为6倍的dipole天线，约为450Ohm。
从仿真图上可以看出，其中心频率下降了约3%，反射系数则增加了近14dB。从Smith圆图上看出，中心频率点的阻抗的虚部已比较大，而且呈容性，阻抗匹配有些困难了。
还有一种是四段折合振子天线（4-wire folded dipole），相当于四个dipole天线的叠加，在早期无线电技术中也常被使用，其阻抗为dipole天线的8倍，即大约600Ohm。
折合振子天线的阻抗比较高，很适合用平行双线（parallel line）馈电，当时为了使用三段和四段的折合振子天线，还设计了阻抗分别为450Ohm和600Ohm的平行双线。但随着无线电技术的发展，这两种天线已经很少有人用了，而这两种规格的平行双线也很难见到了。
其实，多段折合振子天线还有其他一些变形的结构，这是在国外网站上看到的一种三段折合振子天线形式：
但仿真得到的特性图却与普通的折合振子有明显差别，这是S11曲线：
同样是半臂长350mm，但这种形式的折合振子的中心频率到了205MHz，高了12%，而VSWR<2的带宽只有12MHz，相对带宽只有6%。这种形式的折合振子频率略高，主要是普通折合振子长度要比这种形式的长一个间隙，所以频率略低；很明显，这种形式的折合振子天线的带宽特性不如上述的形式。看其Smith圆图：
这种形式的折合振子天线的中心频率也基本处于阻抗匹配点上，但此图是仿真端口阻抗设为120Ohm得到的，是普通dipole振子天线阻抗的1.6倍，是普通折合振子天线阻抗的40%左右。还没有看到过对这种天线特性的理论分析，只是用ADS仿真得出的结果。
4. 地平面上的folded dipole天线：
Folded dipole天线也是常用于电视接收天线，一般是高架使用，因为有大地的反射作用，辐射场的分布有了很大的变化：
这是架高2米仿真得到的3D图。如果只看S11曲线，影响并不是很大，有些参数还有改善：
但在2D的剖面上看，变化就很明显了，特别是90度的剖面图：
5. Yagi天线：
与dipole天线一样，folded dipole天线辐射场的方向性也不强，也适合加反射器改善其方向性。
反射器的长度要比半波长更长一些，距离在1/4波长附近，这时得到的S11曲线为：
可以看出，反射器的加入也对折合振子天线的中心频率和反射系数造成了一定影响，但因为折合振子本身的带宽较宽，所以影响就要小很多。这时的3D场为：
因为3D图上没有数值，有时并不能看出明显的变化，看90度剖面2D图更适合：
可见，已经出现了明显的方向性。如果在折合振子的另一面放上短于半波长的引向器，会使折合振子的方向性更强，组成三单元的基本的Yagi天线（八木-宇田天线）。
可见，这时的S11参数也出现了很明显变化，主要是天线阻抗有了明显的降低，实部降到不到200Ohm，而且中心频率处也不是纯阻，这都对天线的特性造成很大影响。如果仿真端口设置为160Ohm，则S11曲线为：
这时中心频率降低到175MHz，降低超过7%；而VSWR<2的带宽只有21MHz，只有原来的1/3左右了。Smith曲线为：
这时的辐射场3D图为：
90度的2D的剖面图为：
可见其已有很强的方向性。为了继续提高八木天线的方向性，还可以继续增加引向器的数量，最多可以达到10个，但后面的几个对天线方向性的影响会越来越小，继续增加只是增加天线的体积和复杂度，已不再能改善方向性了。当然，方向性提高也是要付出带宽等性能下降等代价的，而且因为阻抗下降到过去阻抗的一半以下，如果不能采取措施对这种较低的阻抗进行匹配，也是无法得到中心频率处的优良性能的。
接收电视信号的八木天线一般都是架到屋顶上的，一般有2米以上的高度。因为地平面的反射作用，这时的S11曲线为：
上图是仿真端口阻抗按160Ohm得到的曲线。这时的3D图为：
这种复杂的辐射场分布，已很难形容像什么了。而其90度的剖面图为：
因为折合振子的阻抗比较高，加上反射器及引向器引起的阻抗降低还是比较容易调配的，所以常见的八木天线大多都是采用折合振子作为主振子。有些反射器不再使用一根较长的金属棒，而是用几根组成一个反射平面（或V型面），来提高方向性。
（注：以上结果只是使用ADS仿真得到的，因为条件所限，并没有使用网络分析仪验证。）
1. Folded dipole的特性仿真：
同样，在ADS上用厚度层为20mm的导体形成截面为方形的金属棒，来近似获得20mm直径的圆杆（或管），然后进行仿真。
这里使用的天线的半臂长度为350mm，得到的中心频率为188.5MHz，比dipole天线的频率有所降低。如果按频率计算出的1/4波长大约为400mm，缩短了大约12%左右。VSWR<2的带宽为60MHz，相对带宽为32%，带宽明显比dipole天线宽，已接近用60mm宽金属棒制作的dipole天线的带宽。看Smith圆图：
需要说明的是，这里设置的仿真端口阻抗为300Ohm，这时中心频率处很接近阻抗匹配，虚部也很接近为零。臂宽相同的折合振子天线，其阻抗大约为dipole天线的四倍，即280Ohm左右，一般都是使用300Ohm的平行双线（parallel line）来馈电。这时的3D图为：
看上去仍然像一个面包圈，与dipole的场分布很相似，但数值是有差别的：
因为折合振子的辐射场相当于两个对称振子辐射场的叠加，所以其辐射功率是单个对称振子辐射功率的两倍。
2. 两振子间距的影响：
上面的折合振子天线的两个振子之间间距为20mm，如果扩大到40mm，得到仿真结果：
中心频率有很小的提高，反射系数也更好些，VSWR<2的带宽基本没有变化。Smith圆图：
中心频率处更接近阻抗匹配点，所以反射系数更低。如果继续加大间距，到60mm，得到S11曲线：
中心频率基本未变，反射系数、带宽变化也很小。如果间距加大到80和160mm，S11曲线变为：
可见，间距在达到80mm时，折合振子天线的参数还是基本没有变化，但到了160mm后中心频率有所降低，反射系数也有了增大，但还没有影响到带宽。所以，折合振子的两个振子之间的间距在一定范围内对天线特性基本没有影响，折合振子天线的设计参数一般也未给出这个间距的要求。
3.多段折合振子天线：
折合振子看上去是一个窄矩形环，其结构更加坚固，阻抗也比较高，适合廉价的平行双线馈电，在无线电技术发展的早期曾得到很多应用。当时还出现了三段和四段的折合振子天线。
这是三段的折合振子天线（3-wire folded dipole），其阻抗为6倍的dipole天线，约为450Ohm。
从仿真图上可以看出，其中心频率下降了约3%，反射系数则增加了近14dB。从Smith圆图上看出，中心频率点的阻抗的虚部已比较大，而且呈容性，阻抗匹配有些困难了。
还有一种是四段折合振子天线（4-wire folded dipole），相当于四个dipole天线的叠加，在早期无线电技术中也常被使用，其阻抗为dipole天线的8倍，即大约600Ohm。
折合振子天线的阻抗比较高，很适合用平行双线（parallel line）馈电，当时为了使用三段和四段的折合振子天线，还设计了阻抗分别为450Ohm和600Ohm的平行双线。但随着无线电技术的发展，这两种天线已经很少有人用了，而这两种规格的平行双线也很难见到了。
其实，多段折合振子天线还有其他一些变形的结构，这是在国外网站上看到的一种三段折合振子天线形式：
但仿真得到的特性图却与普通的折合振子有明显差别，这是S11曲线：
同样是半臂长350mm，但这种形式的折合振子的中心频率到了205MHz，高了12%，而VSWR<2的带宽只有12MHz，相对带宽只有6%。这种形式的折合振子频率略高，主要是普通折合振子长度要比这种形式的长一个间隙，所以频率略低；很明显，这种形式的折合振子天线的带宽特性不如上述的形式。看其Smith圆图：
这种形式的折合振子天线的中心频率也基本处于阻抗匹配点上，但此图是仿真端口阻抗设为120Ohm得到的，是普通dipole振子天线阻抗的1.6倍，是普通折合振子天线阻抗的40%左右。还没有看到过对这种天线特性的理论分析，只是用ADS仿真得出的结果。
4. 地平面上的folded dipole天线：
Folded dipole天线也是常用于电视接收天线，一般是高架使用，因为有大地的反射作用，辐射场的分布有了很大的变化：
这是架高2米仿真得到的3D图。如果只看S11曲线，影响并不是很大，有些参数还有改善：
但在2D的剖面上看，变化就很明显了，特别是90度的剖面图：
5. Yagi天线：
与dipole天线一样，folded dipole天线辐射场的方向性也不强，也适合加反射器改善其方向性。
反射器的长度要比半波长更长一些，距离在1/4波长附近，这时得到的S11曲线为：
可以看出，反射器的加入也对折合振子天线的中心频率和反射系数造成了一定影响，但因为折合振子本身的带宽较宽，所以影响就要小很多。这时的3D场为：
因为3D图上没有数值，有时并不能看出明显的变化，看90度剖面2D图更适合：
可见，已经出现了明显的方向性。如果在折合振子的另一面放上短于半波长的引向器，会使折合振子的方向性更强，组成三单元的基本的Yagi天线（八木-宇田天线）。
可见，这时的S11参数也出现了很明显变化，主要是天线阻抗有了明显的降低，实部降到不到200Ohm，而且中心频率处也不是纯阻，这都对天线的特性造成很大影响。如果仿真端口设置为160Ohm，则S11曲线为：
这时中心频率降低到175MHz，降低超过7%；而VSWR<2的带宽只有21MHz，只有原来的1/3左右了。Smith曲线为：
这时的辐射场3D图为：
90度的2D的剖面图为：
可见其已有很强的方向性。为了继续提高八木天线的方向性，还可以继续增加引向器的数量，最多可以达到10个，但后面的几个对天线方向性的影响会越来越小，继续增加只是增加天线的体积和复杂度，已不再能改善方向性了。当然，方向性提高也是要付出带宽等性能下降等代价的，而且因为阻抗下降到过去阻抗的一半以下，如果不能采取措施对这种较低的阻抗进行匹配，也是无法得到中心频率处的优良性能的。
接收电视信号的八木天线一般都是架到屋顶上的，一般有2米以上的高度。因为地平面的反射作用，这时的S11曲线为：
上图是仿真端口阻抗按160Ohm得到的曲线。这时的3D图为：
这种复杂的辐射场分布，已很难形容像什么了。而其90度的剖面图为：
因为折合振子的阻抗比较高，加上反射器及引向器引起的阻抗降低还是比较容易调配的，所以常见的八木天线大多都是采用折合振子作为主振子。有些反射器不再使用一根较长的金属棒，而是用几根组成一个反射平面（或V型面），来提高方向性。
（注：以上结果只是使用ADS仿真得到的，因为条件所限，并没有使用网络分析仪验证。）