2 基本原理与相关知识

2。1微带天线的概述

    微带天线建立在薄介质基片的基础上，天线的一侧接地板，天线的另一侧采用光刻腐蚀的方式制作为具有一定形状的金属薄片。微带天线具有体积小、集成化程度高、散射面积小、频带窄的特点[3]。近年来，随着卫星通讯技术的发展，人们开始重视微带天线技术，并且采用多种技术手段提高天线的工作性能，采用的手段有增大微带介质的厚度，采用有耗介质等方式。通讯天线种类中微带天线是一个重要的分支，航空、交通等领域中经常采用微带天线，随着微带天线技术的发展，其应用的领域也在不断拓展。微带天线中的导体贴片根据使用的需要可以设计为矩形或者圆形，也可以设计为窄带形状[4]。图2-1中(a)(b)中根据贴片的形状成为微带贴片天线和微带振子天线。微带天线还可以采用微带线的某种形变来形成辐射，其中一种表现形式如图2-1(c)所示，这种形式称为微带行波天线，这种微带天线沿线传播行波。微带天线还可以采用开在接地板上的缝隙如图2-1(d)，这种微波天线形式称为微带缝隙天线，由介质基片的另一侧的微带线来实现馈电或者采用其他形式的馈线实现馈电[5]。

微带线         导体振子 图2-1　微带天线的常见形式

    微电天线能够采用微带天线导体边沿和地板之间边缘场产生辐射，其工作原理如图2-2所示。通俗来讲，矩形微带贴片的长度需要接近半波长度，宽度为W，微带天线介质基片的厚度为h，可以将辐射元、介质基片和接地端看作是一段低阻抗微带传输线，其长度为 ，传输带的处于开路状态。基片的厚度远远小于波长，所以可以将电场沿着微带结构的宽度和厚度方向看作是恒定的。

微带天线的辐射原理文献综述

    微带天线的辐射原理:传输线在激励主模情况下的电场结构如图2-2所示，电场会沿着贴片长度的方向产生变化。贴片开路边沿的边缘场会产生电磁辐射，在开路端出产生电场，该电场可以分解为相对于接地板两种方向的电场，分别为垂直方向和水平方向[6]。垂直方向上，由辐射贴片产生的电场同该电场方向相反，根据电磁场叠加原理，垂直方向上的电场抵消；水平方向上，两种电场的水平分量方向相同，根据电磁场叠加原理，水平方向上电场增强。因此，两个开路端的水平分量可以等效的看做，在一个无限大的平面上，两个距离为 的激励源，并向辐射的两个缝隙，其宽度为基片厚度h，长度为W。如果介质基片中的电磁场在宽度和长度方向上变化，可以采用四个缝隙的辐射来等效微带天线的辐射效应[7]。

2。2微带天线相关原理分析的阐述

    天线分析问题的关键就是分析天线周围的电磁场，主要涉及了电磁场的方向图、增益和输入阻抗等问题。

2。2。1传输线法

微带天线的构成要素主要有地板、介质、金属带线和空气介质，该结构是一种开放向的结构，微带天线产生的电磁场可以分布到整个空间中。微带中传输的模具有三个分量，主要可以分为电场、磁场所有的三个分量[8]。所以，在进行传输线的分析时，传统的单一横电磁波的形式已经不能满足需求，所以采用传输线的方法，采用传输线模式是一种简单高效的分析模式。

矩形贴片天线将辐射元、介质基片和接地板看作一个整体的半波长传输线，基于端缝辐射概念非常清晰的阐述的辐射机理。微带辐射其本质上可以认为是一个横向没有变化的传输线谐振器，电磁场只能沿着长度的方向发生变化，来路端的边缘场会产生辐射，辐射器也可以表示为在一个二维空间中，两个相距为L的缝隙。传输线的分析方法具有分析思路清晰、计算量小的优点，但是该种分析方法很难再矩形微带天线以外的有所应用。传输线分析模型是一种一维的分析方法，不适用于多层结构的微带天线的分析。来*自~优|尔^论:文+网www.youerw.com +QQ752018766* HFSS的Ka波段低副瓣天线阵列设计(3):http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_86398.html