微带天线微带天线微带天线微带天线理论理论理论理论与量测与量测与量测与量测

《微带天线微带天线微带天线微带天线理论理论理论理论与量测与量测与量测与量测》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、微帶天線理論與量測陳振聲111.1...簡簡簡簡介介介介電性小天線的一類。導體貼片一般是規則形狀的面積1953年G.A.Deschamps教授首先單元，如矩形、圓形或三角形薄片等；提出利用微帶線的輻射現象來製作微也可以是窄長條形的導體(偶極天帶天線的概念，但是在隨後的近20年線)，由這兩種單元形成的微帶天線分內，對此只有一些零星的研究。直到別稱為微帶天線和微帶偶極天線，如1972年，由于微波技術的發展和對低圖1(a)、(b)。微帶天線的另一種形式姿勢(lowprofile)天線的迫切需求，是利用微帶線的某

2、種形變(如彎曲、直R.E.Munson和J.Q.Howll等研究者完角彎頭等)來形成輻射，稱之為微帶線成了第一個實用微帶天線。隨之國際型天線，其中一種形式如圖1(c)所示，上展開了對微帶天線的廣泛研究和應這種天線因為沿線傳輸行波，又稱為用。1979年在美國新墨西哥州立大學微帶行波天線，微帶天線的第四種形舉行了微帶天線的專題國際會議，式是利用開在接地板上的隙縫，由介1981年IEEE天線與傳播會刊在1月號質基底另一側的微帶線或其它饋線上刊載了微帶天線專輯。至此，微帶(如槽線)作為此天線之饋入，稱之為天線已形

3、成為天線領域中一個專門分微帶槽孔天線，如圖1(d)所示。由各種支。可見，70年代是微帶天線取得突微帶輻射單元可構成各式不同的陣列破性進展的時期。在80年代中，微帶天線，如微帶貼片陣列天線、微帶偶天線無論在理論與應用的深度上和廣極陣列天線及微帶槽孔天線等等。度上都獲得了進一步的發展。今天這一新型天線已趨於成熟，其應用正在3.3.微帶天線的優缺點與應用3.微帶天線的優缺點與應用與日俱增。與普通微波天線相比，微帶天線有2.2.微帶天線的定義和結構2.微帶天線的定義和結構如下優點：(1)低剖面、體積小、重量輕。微

4、帶天線是帶有導體接地面的介(2)具有平面結構，並可制成與導彈、質基底上貼加導體薄片而形成的天衛星等載體表面相共形的結構。線。它利用微帶線或同軸線等傳輸線(3)饋入網絡可與天線結構一起制製饋入，在導體貼片(patch)與接地面之間作，適合用於印刷電路技術大批量激勵起射頻電磁場，並通過貼片四周產。與接地板間的縫隙向外輻射。因此，(4)能與主動元件和電路整合成一單微帶天線也可看作為一種縫隙天線。一模組。通常介質基底的厚度與波長相比是很(5)易於獲得圓極化、雙頻段及雙極化小的，因此它實現了微小型化，屬於等特性。微

5、帶天線的主要缺點：不過，針對上述缺點，目前已發(1)頻帶窄。展了不少技術來克服，例如已有多種(2)有導體和介質損耗，並且會激勵表途徑來展寬微帶天線的頻帶，一般設面波，導致輻射效率降低。計的相對帶寬約為中心頻率的(3)功率容量較小，一般用於中、小功(1~6)%，新一代設計的典型值為率場合。(15~20)%；若利用帶固態功率放大器(4)特性受基底材料影響大。的有源微帶陣列，可獲得相當大的總輻射功率。微帶天線最初應用於火箭和導彈上的全向性天線，現已應用於大約100MHz~100GHz頻段之無線設備中，特別是在飛

6、行器上和可攜式設備，近來更應用於3C電子產品。圖1(a)微帶貼片天線444.4...微帶天線微帶天線理論由Maxwell四大方程式可推出二介質間之邊界條件：E1t=E2t(4-1)rrrran2´(H1-H2)=Js(4-2)rrran2×(D1-D2)=rs(4-3)圖1(b)微帶偶極天線B1n=B2n(4-4)(4-1)表示邊界之電場切線連續；(4-2)表示邊界之磁場切線不連續時會產生表面電流；(4-3)表示邊界之電場法線不連續時會產生表面電荷；(4-4)表示邊界之磁場法線連續。圖1(c)微帶線型天線

7、圖2為矩形微帶天線主模態之電場分布圖。由空腔理論模型，圖3所示，矩形微帶天線上層貼片(patch)與下層接地面(ground)可視為電牆(PEC)；四周則可視為磁牆(PMC)之空腔，磁牆上有等效磁流分佈，因此，微帶天線可產生輻射。圖1(d)微帶縫隙天線圖2矩形微帶天線之電場分布圖顯影圖3矩形微帶天線之空腔模型蝕刻555.5...微帶天線微帶天線製作666.6...微帶天線量測微帶天線量測微帶天線之製作，為了降低成本，大都使用價格低廉之FR4基板。目前本系場型室為2D之遠場量測因此，可使用雕刻機直接將天線圖

8、案系統，天線電路特性量測包括反射損雕刻或利用曝光、顯像、蝕刻之製程失之量測，此量測可知天線阻抗匹配完成天線之製作。特性。此外，輻射場之量測方面，基本上應量測以下四種情況：S12曝光Case1:H-plane主極化量測由場型之量測，可得到天線最大增益、波束角及接收發射等特性。7.7.結7.結結結論論論論S12因此，一般要完成一支特性良好及具有新穎樣式之天線，除了設計者對於天線結構、操作原理之理解外，Case2:H-plane垂直