2019-04-22 展宽微带天线的方法

微带贴片天线是一种谐振式天线,它可以等效为一个高品质因素的谐振电路，微带天线的窄带特性是由值较高造成的,即存储于天线中的能量比向外辐射的能量和损耗的能量要大的多。因此,展宽微带贴片天线带宽的基本途径是降低等效谐振电路的值。具体方法包括：

将传统的矩形、圆形贴片天线的贴片分别改为矩形环阵、圆环，通过贴片形状的变化,使得天线等效谐振电路的值降低,贴片和地面之间储存的能量减少，向外辐射的能量增加,从而使天线获得更大的带宽。

在矩形贴片中挖去一个型槽孔，使天线上的电流分布不同于常规的矩形贴片天线。电流路径长度的增加，使天线产生一个比常规矩形贴片谐振频率较低的谐振点，从而扩展了天线的带宽。通过这种方法，可以将天线的带宽成提高至，在圆形贴片和三角形贴片中挖去槽孔也有同样的效果。

改善天线阻抗带宽的最直接方法是在天线输入端引入匹配网络。一般的微带天线使用微带或探针馈电,当介质基片较厚时，输入阻抗的电感性增加，为了抵消输入电感，可以在馈电电路中串入电容性元件。通过匹配网络法可以得到近30%的带宽提升。

通过引入寄生贴片单元增加谐振点，利用类似交错调谐的方法，使其位于原先的谐振频率附近，以此拓宽天线的工作频带。常用的寄生贴片单元为2~5个，每一个贴片的大小尺寸不同因而其谐振频率也不同，通常只有中心的贴片单元是直接馈电，其他的贴片则通过不同的藕合方式实现馈电，如辐射边祸合、非辐射边祸合、四边祸合等。这种增加寄生单元的方法，可以将微带天线的相对带宽拓展至25%以上，是目前改善微带天线阻抗带宽最常用的方法。这种方法的缺点是使天线的面积增加，在具体应用上会有较大限制，此外由于增加的寄生贴片在结构上往往不对称，导致天线工作频带内的辐射方向图稳定性较差。

为了使微带天线在拓展频带的同时，保持其原先的大小，提出了多层祸合馈电的方法。多层祸合馈电的方式有两种，第一种结构通过多层贴片间的藕合提高带宽，天线底层为接地面,接地面上层为同轴馈电的有源贴片，有源贴片上面为寄生贴片，相邻两层金属贴片之间为介质基片，这种方法可获得30%以上的相对带宽。另一种结构采用孔径缝隙祸合的方式，微带线通过孔径，将能量祸合给另外一面的贴片。通过调整孔径两侧介质基片的介电常数和优化孔径的大小来获得最佳的带宽，最高可达以上。多层祸合馈电的微带天线，不增加天线的面积，且具有比较稳定的辐射方向图，缺点是增加了天线的厚度。

增益是能提高，因为介质加厚泄露到背部的电磁能量就少了，也可以加大介质板

带宽不一定，

微带天线

的带宽和天线的设计有关，而且背部全是地的微带天线本身带宽也很难做高，一般超宽带天线是背部残缺地的，但这又会降低增益，所以说带宽和增益是一对矛盾，提高一个必然会降低另外一个量

结构与分类

微带天线是近30年来逐渐发展起来的一类新型天线。早在1953年就提出了微带天线的概念，但并未引起工程界的重视。在50年代和60年代只有一些零星的研究，真正的发展和使用是在70年代。常用的一类微带天线是在一个薄介质基(如聚四氟乙烯玻璃纤维压层)上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀等方法作出一定形状的金属贴片，利用微带线和轴线探针对贴片馈电，这就构成了微带天线。当贴片是一面积单元时，称它为微带天线；若贴片是一细长带条则称其为微带振子天线。图1所示为一基本矩形微带天线元。

长为L，宽为W2的矩形微带天线元可看作一般低阻传输线连接两个辐射缝组成。L为半个微带波长即为λg/2时，在低阻传输线两端形成两个缝隙a-a和b-b，构成一二元缝阵，向外辐射。

另一类微带天线是微带缝隙天线。它是把上述接地板刻出窗口即缝隙，而在介质基片的另一面印刷出微带线对缝隙馈电。

按结构特征把微带天线分为两大类，即微带贴片天线和微带缝隙天线；按形状分类，可分为矩形、圆形、环形微带天线等。按工作原理分类，无论那一种天线都可分成谐振型(驻波型)和非揩振型(行波型)微带天线。前一类天线有特定的谐振尺寸，一般只能工作在谐振频率附近；而后一类天线无谐振尺寸的限制，它的末端要加匹配负载以保证传输行波。

微带天线的性能

微带天线一般应用在1～50GHz频率范围，特殊的天线也可用于几十兆赫。和常用微波天线相比，有如下优点：

(1)体积小，重量轻，低剖面，能与载体(如飞行器)共形

(2)电性能多样化。不同设计的微带元，其最大辐射方向可以从边射到端射范围内调整；易于得到各种极化

(3)易集成。能和有源器件、电路集成为统一的组件。

微带贴片形状

贴片形状是多种多样的，实际应用中由于某些特殊的性能要求和安装条件的限制，必须用到其他形状的微带贴片天线。例如，国外某型炮弹引信天线要求半球覆盖的方向图，即E面和H面方向图在端射方向()的电平也要求在半功率电平以上，而规则的矩形或圆形贴片无法满足。因此，为使微带天线适用于各种特殊用途，对各种几何形状的微带贴片天线进行分析就具有相当的重要性。

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