複製鏈接
請複製以下鏈接發送給好友
https://baike.baidu.hk/item/微帶天線/4158553
複製
複製成功

微帶天線

鎖定
微帶天線的結構一般由介質基板、輻射體及接地板構成。介質基板的厚度遠小於波長，基板底部的金屬薄層與接地板相接，正面則通過光刻工藝製作具有特定形狀的金屬薄層作為輻射體。輻射片的形狀根據要求可進行多種變化。 [1] 
微波集成技術和新型製造工藝的興起推動了微帶天線的發展。相比於傳統天線，微帶天線不僅體積小，重量輕，低剖面，易共形，而且易集成，成本低，適合批量生產，此外還兼備電性能多樣化等優勢。 [1] 
隨着微帶天線技術的日益成熟，以及現代通信中頻段的擁擠，八十年代以後，人們逐漸把研究重點轉向了頻段較高的釐米波、毫米波、亞毫米波甚至是太赫茲頻段。 [1] 
中文名
微帶天線 [1] 
類    型
一定形狀的金屬貼片 [1] 
性    能
體積小，重量輕，低剖面、易共形 [1] 
應    用
衞星通信、導航遙測遙控、武器引信、醫療器件等 [2] 
領    域
通信 [2] 

目錄

  1. 1 簡介
  2. 2 特點
  3. ▪ 優點
  4. ▪ 缺點
  1. 3 結構與分類
  2. ▪ 微帶貼片天線
  3. ▪ 微帶縫隙天線
  4. ▪ 微帶行波天線
  1. 4 圓極化技術
  2. 5 分析模型
  3. 6 運用

微帶天線簡介

G.A.Deshamps在1953年開始提出了微帶天線的概念。但是，直到70年代初期，理論模型的建立更加完備且微波集成技術快速發展，此時，微帶天線才得以實際使用。 [1] 
一般要求微帶天線介質基片的介電常數小於等於10，厚度h小於等於波長；輻射器的形狀可以是矩形、圓形、三角形或其他的規則形狀。輻射貼片的形狀不同，輻射特性也有所差異。 [1] 
由於微帶陣列天線可以實現提高增益、增強方向性、提高輻射效率、降低副瓣、形成賦形波束和多波束等特性，故微帶陣列天線越來越多的應用於各個領域，而國內外的學者對於微帶陣列天線的研究也給予了廣泛的關注。 [2] 

微帶天線特點

微帶天線優點

微帶天線在結構及物理性能等方面具有許多優點。 [1] 
第一，剖面低，即微帶天線可以做的很薄，非常適合於高速飛機及空間飛行器使用。 [1] 
第二，尺寸小、重量輕，微帶貼片比自由空間約小
倍，介質基板無論是從體積還是重量上都要比一般天線的金屬材料小得多；而且微波繼承工藝還能去掉許多大體積部件，實現易集成、低剖面。 [1] 
第三，天線性能多樣化，設計不同形狀的貼片單元，或對選擇合適的單元組陣，就可實現邊射陣、端射陣、各類極化、點掃描微帶相控陣等。 [1] 
第四，易於安裝，微帶天線的饋電既可在基片的側面也可在基片的底部進行，所以安裝靈活多樣化。 [1] 
第五，成本低，便於批量生產，由於微帶天線的加工主要依靠成熟的光刻工藝，集成技術和版制技術的發展，使微帶天線的製作方便簡單，價格低廉，尤其是在大規模製作的時，不僅節約成本，而且天線之間的一致度高。 [1] 

微帶天線缺點

第一，相對帶寬較窄，Q值較高； [2] 
第二，損耗較大，並且會激勵表面波，導致輻射效率降低； [2] 
第三，功率容量較小； [2] 
第四，性能受介質基片材料影響較大。 [2] 

微帶天線結構與分類

微帶天線的分類有很多種，按照結構上的特點，微帶天線一般被分為微帶貼片天線，微帶縫隙天線以及微帶天線陣（主要指微帶行波天線）這三種類型。按形狀分類，有圓形、矩形、環形微帶天線等。按工作原理分類，可以分為諧振型（駐波型）和非諧振型（行波型）微帶天線。 [1] 

微帶天線微帶貼片天線

是由介質基片、輻射貼片和接地板構成，是一種常見的微帶天線形式。輻射貼片單元的形狀多種多樣，不論是規則的矩形、多邊形、還是不規則的橢圓形、環形或者扇形等，都可以作為輻射元。這類微帶天線的最大輻射方向一般都在測射方向，即垂直於基片的方向上。 [1] 

微帶天線微帶縫隙天線

因為其在接地板上有縫隙，所以基板上的饋線在激勵下，通過縫隙可以向接地板一側輻射。縫隙的形狀可以根據實際情況多變。它可以分為窄縫天線和寬縫天線。微帶縫天線可在輻射貼片一側和接地板一側都產生輻射；對製作公差要求較低；結合微帶振子天線時 能夠產生圓極化效應。它也是一種比較常見的天線。 [1] 

微帶天線微帶行波天線

是由基片、接地板和一連串輻射片組成的，輻射片可以是鍊形週期結構，也可以是普通的長TEM 傳輸線。終端接上匹配負載後，可構成微帶行波天線。天線結構的不同設計可使這類微帶行波天線的最大輻射方向位於側射到端射的任意方向上。 [1] 

微帶天線圓極化技術

微帶天線實現圓極化大致可分為單饋、多饋和多元三種常見形式。 [3] 
單饋點圓極化微帶天線無需任何外加的相移和功率分配網絡，它通常是利用兩個輻射正交極化的簡併模工作從而實現圓極化的。對於矩形微帶貼片圓極化天線而言，該兩個輻射正交極化的簡併模為TM01模和TM10模。而實現這種單饋圓極化天線的方式是引入微擾Δs 。 [3] 
多饋點圓極化微帶天線最常見的形式是利用兩個饋電點來饋電微帶貼片，由饋電網絡來保證圓極化工作條件，即二模振幅相等且相位相差90°。常用饋電網絡有T 形分支和3 dB 分支電橋。 [3] 
饋電網絡使得兩饋電點處的振幅相等且相位相差90°。雙饋點圓極化微帶天線相比單饋點圓極化微帶天線而
言具有較寬的圓極化帶寬，尤其是採用共面的3 dB 分支電橋饋電的雙饋圓極化微帶天線，其圓極化帶寬可達30%。但是由於饋電網絡的引入，雙饋（或多饋）圓極化微帶天線的設計也比單饋圓極化微帶天線更為複雜。 [3] 
多元圓極化微帶天線實際上是一個微帶陣列，即利用多個線極化的輻射源，在相位上相差90°，保持振幅不變以獲得圓極化波，這一原理與多饋點的單個圓極化微帶天線比較類似。 [3] 

微帶天線分析模型

目前為了更準確地求得其輻射特性，已經出現了多種物理模型來模擬微帶天線。但不管是哪種理論分析法，它們都是在求特定邊界條件下的麥克斯韋方程組，只是處理特定邊界條件的方法不同，推導過程中的具體解法不同。 [1] 
已提出的物理模型有傳輸線模型、腔體模型、模式展開模型、金屬線網模型、以及輻射孔徑模型等。這些方法相互補充，各有所長，各有所短。 [1] 
傳輸線模型法雖然可得出適用於大多數工程應用的結果，並且計算量也不大，但這種方法的使用條件有侷限性，僅僅適合於分析規則的矩形貼片。從數學的角度來看，主要方法有傳輸線法、腔模理論法和矢量位法等。從數值計算技術方面，分析微帶輻射元時，還採用了矩量法和有限元法。 [1] 

微帶天線運用

微帶天線是 20 世紀七十年代出現的一種新型的天線形式。早在1953 年，Deschamps就提出利用微帶線的輻射原理製成微帶天線的概念。直到微帶傳輸理論模型以及對敷銅的介質基片的光刻技術發展以後，Munson和Howell等學者才研製出了第一批實用的微帶天線。七十年代以後，微帶天線無論是在理論還是在應用的廣度和深度上都進一步發展，並且顯示出它在實際應用上的巨大潛力。各種新形式新性能的微帶天線不斷出現，並廣泛應用於衞星通信、導航遙測遙控、武器引信等軍事領域以及現代移動通信、個人通信、醫療器件、環境保護、等民用領域。 [2] 
參考資料