3 微带天线的设计仿真 16

3.1 设计目标 17

3.2 尺寸估计 18

3.3 仿真 19

3.4 优化设计 23

3.4.1 优化 23

3.4.2 优化馈电点坐标 25

3.4.3 优化结果 28

3.4.4 优化后的其他天线性能 29

结  论 33

致  谢 34

参考文献 35

 1 引言

1.1 微带天线的背景与应用

1.1.1 背景[1~5]

    微带天线是一种在带有导体的接地板的介质基片上贴上导体薄片而形成的天线。它利用同轴线，微带线等馈线进行馈电，在导体贴片与接地板之间激起射频电磁场，通过贴片四周和接地板间的缝隙向外辐射，因此微带天线可看作是一种缝隙天线。在1953年该概念就由Decamps提出来了，但是在当时并未引起工程界的重视。在五十年代和六十年代只有一些少量的研究，真正的发展是在七十年代。由于微波集成技术的发展及各种低耗介质材料的出现，微带天线的制作得到了保证,而空间技术的发展又迫切需要低剖面的天线元。最早的实际的微带天线是由Munson和Howell在二十年代初期研制成功的。之后，微带天线有了迅猛的发展，成为天线家族中重要的一员。论文网

1.1.2 分类[4][5]

    微带天线主要分为三类：微带缝隙天线，微带贴片天线，微带行波天线。

微带贴片天线：指谐振式微带贴片天线，是结构最简单的微带天线，这种天线的最大优点是效率高，但是带宽较窄。一般说到微带天线，如无特别说明是指微带贴片天线。

    微带缝隙天线：带宽比微带贴片天线的宽，特别是宽矩形缝隙天线。能产生双面或单面的方向图，但是此天线在要求单方向辐射时，厚度比贴片天线要大。另外，分析和设计这种天线要比微带贴片天线困难，限制了其应用范围。文献综述

    微带行波天线：微带行波天线是由基片、在基片一面上的链形周期结构或普通的长TEM波传输线和基片另一面上的地板组成。TEM波传输线的末端接上匹配负载，当天线维持行波时，可以从天线结构设计上使主波束位于从边射到端射的任意方向。它可以获得较大的带宽，但是这种天线的效率较低，并且分析方法不是很成熟。

1.1.3 特点

微带天线的优点在于[4][5]：

(1)重量轻，体积小，低剖面，能与载体如飞行器、移动通信终端共形。除了在馈电点要开出引线孔之外，基本不破坏载体的机械结构。

(2)散射截面小，性能多样，易于制作双频、双极化天线。

(3)制造成本低，易于批量制造，可用简单馈电实现线极化和圆极化。

(4)方便和有源器件和微波电路集成，馈线和匹配网络可与天线结构一起制造。

与常规的微波天线相比，微带天线也有一些局限性：

(1)损耗较大，效率低。

(2)相对带宽窄，增益低，主要是谐振微带天线，现已有了一些改进。

(3)高性能阵列需要较复杂的馈电结构，极化纯度难以达标，功率容量较低。