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微带线天线研究.doc
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微带天线研究
摘要
通信系统的开展带来了天线行业的勃勃生机,在众多的天线类型中微
带天线已成为当前研究的前沿之一,很具有研究前景与实用意义。特
别是微带缝隙天线,以其重量轻、剖面薄、平面构造且易与载体共形,
馈电网络可与天线构造一起制成等优点已经引起天线工作者的广泛
关注。本文简要介绍了微带天线和微带缝隙天线的分类、分析方法、
主要参数,然后提出了一种三角形缝隙微带天线。在介质基板的一面
一个三角形缝隙,另一面采用一个等腰三角形微带线进展馈电。通过
仿真给出了天线的 s 参数,VSWR 和方向图。
关键词:天线参数,微带天线,微带缝隙天线,三角形缝隙
微带天线设计
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目录
一 、 绪
论·······································
····························· 3
1.1 简
介·······································
·······························3
1.2 微 带 天 线 的 开
展·······································
·····················3
1.3 微 带 天 线 的 特
点·······································
····················3
二 、 微 带 天 线 根 本 知
识·······································
··················4
2.1 微 带 天 线 的 辐 射 机
理·······································
·················4
2.2 微 带 天 线 的 分 析 方
法·······································
·················4
2.3 微 带 天 线 的 主 要 电 参
数·······································
··············5
······································
········································
········································
········································
········································
···················6
······································
························7
2.4 鼓 励 方
法·······································
·························7
······································
········································
········································
..
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8
三 、 微 带 缝 隙 天
线·······································
·····················8
3.1 矩 形 缝 隙 天
线·······································
····················9
········································
········································
······································11
3.2 环 形 缝 隙 天
线·······································
·····················11
3.3 锥 形 缝 隙 天 线 天
线·······································
·················12
四 、 三 角 缝 隙 宽 缝 微 带 天
线·······································
···············13
4.1 天 线 设 计 与 性
能·······································
··················13
4.2 软 件 仿
真·······································
··························14
参 考 文
献·······································
·····························15
..
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一、绪论
1.1 简介
微带天线〔microstrip antenna〕是在一个薄介质基片上,一面附上金属薄层作为接地板,
另一面用光刻腐蚀方法制成一定形状的金属贴片,利用微带线或同轴探针对贴片馈电构成的
天线。微带天线分 2 种:①贴片形状是一细长带条,那么为微带振子天线。②贴片是一个
面积单元时,那么为微带天线。如果把接地板刻出缝隙,而在介质基片的另一面印制出微带
线时,缝隙馈电,那么构成微带缝隙天线。
1.2 微带天线的开展
微带天线的概念早在 1953 年就由 Deschamps 提出,但是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,从 70 年代起,由于微波集成技术的开展以及各种低耗
介质材料的出现,微带天线的制作得到了工艺保证。微带天线随着应用领域的快速扩展而开
场被广泛的研究和使用。1970 年出现了第一批实用的微带天线。这以后微带天线的研究有
了迅猛的开展。新形式和新性能的微带天线不断涌现,其中,许多学者和工程师对微带天线
的双频、多频操作进展了大量的研究应用。早期开展的构造为堆叠式与共平面式的构造,之
后随着频率比、极化要求以及整体天线体积上的要求,并配合不同的馈入方式而有各种不同
设计构造出现。例如有使用多个寄生元件或两个独立辐射元件的构造,有利用单一馈源或同
时使用两个独立馈源在不同位置的设计,也有利用植入电抗性负载的设计,这些电抗性负载
广义而言包括短路同轴微带,嵌入的微带线,短路棒、变容二极管、槽孔等等。在解决微带
天线窄频带特性的问题上,各种设计不断推出新,所利用的方法也不断被开发并互相结合。
例如有使用低介电常数的厚介质基底的设计,植入贴片电阻等损耗性元件的设计,植入集成
式电抗性负载的设计,在馈入端设计匹配网络、堆叠构造的设计,寄生元件的设计,植入槽
孔以及利用槽孔耦合馈电的方式等等。
但是上述方法也存在缺乏,有时会影响天线其它性能指标。例如,使用短路探针加载,
在缩减天线尺寸的同时,对带来一些缺点,一方面使阻抗匹配依赖于短路探针的位置及其馈
电点的距离,给制造公差提出了苛刻的要求,另一方面是带宽缩减,如假设使用电抗性元件
加载同样会造成带宽缩减,如假设使用电阻性器件,虽然有助于展开频带,但是电阻性元件
对能量的消耗将降低天线的效率。因此,如何在实现小型化微带天线多频段、宽频带工作性
能的同时,兼顾其它天线性能指标,如效率、增益、极化等,已经逐渐成为微带天线研究的
热点和难点。
1.3 微带天线的特点
微带天线一般应用在 1GHZ---50GHZ,特殊的微带天线也可用在几十兆赫。它的特点
主要有:
〔1〕 体积小,重量轻,低剖面,能与载体共型,除了在馈电点处要开出引线 孔外,
不破坏载体的机械构造,不影响载体的空气动力学性能。
〔2〕 天线的散射截面较小;不需要背腔。
〔3〕 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 围调整;
可以工作在双频或多频;稍稍改变亏点位置就可以得到线极化和圆极化。
〔4〕 能和有源器件,电路集成为统一的组件,适合组合式设计;利于大规模 生产,
降低了本钱。
〔5〕 频带较窄;增益低。
〔6〕 有损耗,因此效率较低。
〔7〕端射性能差;可能存在外表波。
(8) 单个微带天线的效率容量较低。
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wsbhm62
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