資源描述：
《《射頻與微波電路設(shè)計(jì)》--微帶天線設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、本講座關(guān)于微帶天線設(shè)計(jì)理論取自《微帶天線》（美I.J.鮑爾P.布哈蒂亞著，梁聯(lián)倬等譯，1985年電子工業(yè)出版社），雖然最新資料沒(méi)有反映，但基本概念仍是有用的。國(guó)內(nèi)也有幾本微帶天線的書(shū)，很多內(nèi)容也取自鮑爾的著作，故本講座關(guān)于微帶天線設(shè)計(jì)理論部分就參考鮑爾一書(shū)。至于本講座后面推薦的微帶天線設(shè)計(jì)軟件是否用了鮑爾的有關(guān)公式，我們并不十分關(guān)心，比如Sonnet軟件依據(jù)的是矩量法，HFSS軟件依據(jù)的是有限元法，CST軟件依據(jù)的是有限積分技術(shù)等。不同的設(shè)計(jì)軟件有不同的特色，所依據(jù)的設(shè)計(jì)公式、方法有差別，有興趣的讀者最好參閱相關(guān)的文獻(xiàn)。微帶天線設(shè)計(jì)1天線舉例天
2、線大體可分為線天線、口徑天線和面天線三類。移動(dòng)通信用的VHF、UHF天線，大多是以對(duì)稱振子為基礎(chǔ)而發(fā)展的各種形式的線天線，衛(wèi)星地面站接收衛(wèi)星信號(hào)大多用拋物面天線（口徑天線）。天線的性能特征與天線的形狀、大小及構(gòu)成材料有關(guān)。天線的大小一般以天線發(fā)射或接收電磁波的波長(zhǎng)?來(lái)計(jì)量。工作波長(zhǎng)?=2m的長(zhǎng)為1m的偶極子天線的輻射特性與工作于波長(zhǎng)?=2cm的長(zhǎng)為1cm的偶極子天線是相同的。2描述天線特性的主要參數(shù)與天線方向性有關(guān)的參數(shù)：方向性函數(shù)或方向圖。離開(kāi)天線一定距離處，描述天線輻射的電磁場(chǎng)強(qiáng)度在空間的相對(duì)分布的數(shù)學(xué)表達(dá)式，稱為天線的方向性函數(shù)；把方向性
3、函數(shù)用圖形表示出來(lái)，就是方向圖。最大輻射波束通常稱為方向圖的主瓣，主瓣旁邊的幾個(gè)小的波束叫旁瓣，向后輻射的波束叫后瓣。1.為了對(duì)各種天線的方向圖進(jìn)行比較，就需要規(guī)定一些表示方向圖特性的參數(shù)，這些參數(shù)有：增益G、方向性系數(shù)GD、波束寬度（或主瓣寬度）、旁瓣電平、后瓣電平等。2．天線效率3．極化特性4．頻帶寬度5．輸入阻抗3增益G與方向性系數(shù)GD4波束寬度與旁瓣電平實(shí)際天線的輻射功率有時(shí)并不限制在一個(gè)波束中，在一個(gè)波束內(nèi)也非均勻分布。在波束中心輻射強(qiáng)度最大，偏離波束中心，輻射強(qiáng)度減小。輻射強(qiáng)度減小到3dB時(shí)的立體角即定義為?B。波束寬度（主瓣寬度）
4、?B與立體角?B關(guān)系為旁瓣電平旁瓣電平是指主瓣最近且電平最高的第一旁瓣電平，一般以分貝表示。方向圖的旁瓣區(qū)一般是不需要輻射的區(qū)域，其電平應(yīng)盡可能的低。θB5天線效率與輻射電阻6極化特性、輸入阻抗與天線帶寬極化特性是指天線在最大輻射方向上電場(chǎng)矢量的方向隨時(shí)間變化的規(guī)律。按天線所輻射的電場(chǎng)的極化形式，可將天線分為線極化天線、圓極化天線和橢圓極化天線。線極化又可分為水平極化和垂直極化；圓極化和橢圓極化都可分為左旋和右旋。輸入阻抗與電壓駐波比：天線的輸入阻抗等于傳輸線的特性阻抗，才能使天線獲得最大功率。當(dāng)天線工作頻率偏離設(shè)計(jì)頻率時(shí)，天線與傳輸線的匹配變
5、壞，致使傳輸線上電壓駐波比增大，天線效率降低。因此在實(shí)際應(yīng)用中，還引入電壓駐波比參數(shù)，并且駐波比不能大于某一規(guī)定值。天線的電參數(shù)都與頻率有關(guān)，當(dāng)工作頻率偏離設(shè)計(jì)頻率時(shí)，往往要引起天線參數(shù)的變化。當(dāng)工作頻率變化時(shí)，天線的有關(guān)電參數(shù)不應(yīng)超出規(guī)定的范圍，這一頻率范圍稱為天線帶寬。7天線的互易性與遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)定義在天線很多應(yīng)用場(chǎng)合，遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的假設(shè)都是成立的。遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)假設(shè)為我們分析研究天線輻射的場(chǎng)帶來(lái)很大方便。這里所謂很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)都是以波長(zhǎng)來(lái)計(jì)量的。多數(shù)天線具有互易性，即天線在發(fā)射模式和接收模式具有相同的方向性。如果一給定天線工作在發(fā)射模式，A方向輻射電磁波的能力比B
6、方向強(qiáng)100倍，那末該天線工作于接收模式時(shí)，接收A方向輻射來(lái)的電磁波靈敏度比B方向也強(qiáng)100倍。本章以后討論的天線都是互易的。如果所觀測(cè)點(diǎn)離開(kāi)波源很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)，則波源可近似為點(diǎn)源。從點(diǎn)源輻射的波其波陣面是球面。因?yàn)橛^測(cè)點(diǎn)離開(kāi)點(diǎn)源很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)，在觀察者所在的局部區(qū)域，其波陣面可近似為平面，當(dāng)作平面波處理。符合這一條件的場(chǎng)通常稱為遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)，r>>λ/(2*Pi)。8微帶天線的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用同常規(guī)的微波天線相比，微帶天線具有一些優(yōu)點(diǎn)。因而，在大約從100MHz到50GHz的寬頻帶上獲得了大量的應(yīng)用。與通常的微波天線相比，微帶天線的一些主要優(yōu)點(diǎn)：重量輕、體積小、剖
7、面薄的平面結(jié)構(gòu)，可以做成共形天線；制造成本低，易于批量生產(chǎn)；可以做得很薄，因此不擾動(dòng)裝載的宇宙飛船的空氣動(dòng)力學(xué)性能；無(wú)需作大的變動(dòng)，天線就能很容易地裝在導(dǎo)彈、火箭和衛(wèi)星上；天線的散射截面較??；稍稍改變饋電位置就可以獲得線極化和圓極化（左旋和右旋）；比較容易制成雙頻或多頻工作的天線；不需要背腔；微帶天線適合于組合式設(shè)計(jì)(一些固態(tài)器件，如振蕩器、放大器、可變衰減器、開(kāi)關(guān)、調(diào)制器、混頻器、移相器等可以直接加到天線基片上，進(jìn)行組合式設(shè)計(jì))；饋線和匹配網(wǎng)絡(luò)可以和天線結(jié)構(gòu)同時(shí)制作。9微帶天線的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用但是，與通常的微波天線相比，微帶天線也有一些缺點(diǎn)：頻
8、帶窄；有損耗，因而增益較低；大多數(shù)微帶天線只向半空間輻射；最大增益受限制(上限約為20dB)；饋線與輻射元之間的隔離差；端射性能差；可能存在表面波；功
