浅谈微带天线

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1、浅谈微带天线微带贴片天线，通常介质基片厚度h远小于工作波长入，罗远祉等人提岀的空腔模型理论是分析这类天线的一种基本理论。帖片与接地板之间的空间犹如一个上下为电壁、四周为磁壁的空腔谐振器。对常用的工作模式，长度L约为半个波长，其电场E沿长度方向（x轴）的驻波没有横向（y轴）的变化。天线的辐射主要由沿横向的两条缝隙产生，每条缝隙对外的辐射等效于一个沿轴的磁流元（Jm=-nXE,n为缝隙外法线单位矢量）。由于这两个磁流元方向相同，合成辐射场在垂直贴片方向（z轴）最大,随偏离此方向的角度增大而减小，形成一个单向方

2、向图。天线输入阻抗靠改变馈电位置加以调节。阻抗频率特性与简单并联谐振电路相似，品质因数Q较高,故阻抗频带窄，通常约为1%〜5%。可用适当增加基片厚度等方法来展宽频带。接地板上的介质层会使电磁场朿缚在导体表面附近传播而不向空间辐射，这种波称为表面波。故增加基片厚度吋须避免出现明显的表面波传播。微带振子天线，当介质基片厚度远小于工作波长或微带振子长度为谐振长度时，振子上的电流近于正弦分布。因此，它具有与圆柱振子相似的辐射特性，只是它在介质层中还有表面波传播，使效率降低。微带阵列天线，利用若干微带贴片或微带振子

3、可构成具有固定波束和扫描波束的微带阵列。与其他阵列天线相同，可采用谐振阵或非揩振阵（行波阵）。微带阵列的波束扫描可利用相位扫描、时间延迟扫描、频率扫描和电子馈电开关等多种方式来实现。微带天线作为一种新型的天线，与普通天线相比，具有不可替代的优势。它具有体积小、重量轻、平面结构等特点，可以很容易地与导弹和卫星等结合。此外，微带天线也有结构紧凑，性能稳定等特性，易于使用的印刷电路技术和大批量制造技术。因此，微带天线以其独特的优势得到在无线通信系统更广泛的应用影响天线性能的临界参数有很多，通常在天线设计过程屮可

4、以进行调整，如谐振频率、阻抗、增益、孔径或辐射方向图、极化、效率和带宽等。另外，发射天线还有最人额定功率，而接收天线则有噪声抑制参数。出于移动通信设备便携性方血的考虑，天线的尺寸需要大幅度缩小，且天线应当具有良好的方位图以及增益效果。考虑到高Q值的因素，微带天线普遍存在工作频带较窄的缺陷，而展宽频带往往需要增大天线辐射贴片的尺寸，出于便携移动设备的特点以及对集成度高的要求，人们需要想方设法在减小其结构尺寸的同时乂不影响其带宽，效率等工作参数，在以往的工作与实践中，人们总结出了多种行之冇效的减小天线尺寸的方

5、法，如釆用1/4波长贴片天线，采用特殊材料基片，在微带天线上加载短路探针，通过与馈点接近的短路探针在谐振空腔中引入耦合电容以实现小型化，采用表面开槽贴片或者地板刻槽技术，采用特殊贴片形式等等。下面我简介一下我通过查找资料找到的几个关于微带天线改进的设计。1・新型的应用于WCDMA移动终端的平面倒F结构天线：平面倒F天线具有尺寸小，重量轻，效率高，结构简单，分析方法清晰的优点，成为了研究的热门，因此我们选择平面倒F天线作为设计原型。，在这个设计中，则采用在短路片上开创的方法来实现减小平面倒F天线尺寸的目的,

6、对天线采用同轴探针馈电方法，在天线左侧短路贴片处开了两个矩形窗口。天线结构的短路贴片对天线的工作带宽，谐振频率和S11参数都有影响，短路贴片越宽，天线的工作频带越宽，但是谐振频率也会发生偏离，且S11会降低。若要保持天线工作在2.1GHz附近和较低的S11值，我们在平面倒F天线的短路贴片上开两个矩形槽，则可以在减小辐射贴片长度的前提下，天线可以在WCDMA移动终端要求的所有频率下正常工作。微带贴片天线有工作频带窄的缺点，这是由于平面微带天线的高Q值决定的。如果在天线的辐射贴片和接地板之间填充高相对介电常数

7、的介质，则会引起表面波影响加大。天线储能比空气情况下增大则导致Q值增大，天线频带变窄，为了尽可能展宽天线频带，提高工作效率，本设计选择了基板以相对介电常数为1的空气代替。通过对应用在WCDMA移动终端的平面倒F天线进行研究，并且通过一系列对天线结构的改进，所设计岀的天线的带宽，增益，效率等指标均达到了3GPP的技术要求，能够运用于WCDMA移动终端中，在仿真中还发现，调节该平面倒F天线的底板尺寸，可以改变该天线的工作频带，底板尺寸越小，工作频宽越大，为增加天线工作带宽起到一定的指导作用。以往常用的减小天线

8、尺寸的方法是在辐射贴片上刻各种形状的槽，而本设计通过对天线结构中短路贴片的几何结构与天线各项技术指标之间关系进行总结，为研制出更加高效的平面倒F天线留下潜力，具有一定的理论和现实意义。2•—种用于微带半波振了天线的新型BALUN：半波振了天线仅在某一固定频率点谐振，而在其他工作频率表现为串联电抗的特性。为实现带宽可控或获得最大工作带宽，所用BALUN应能适当补偿该串联电抗。有一种空气板线BALUN,该BALUN通过引入一个并联