将导体薄片贴在带有导体衬底的介质基片上,这样的天线就成为微带天线。贴片的形状可以有很多种,可以是长方形、正方形、圆形或者其他。它的馈电是靠微带线和同轴线来进行的, 射频电磁场会在导体贴片以及衬底之间被激励起来,并且可以通过贴片与衬底之间的缝隙辐射出去。所以,微带天线也是一种孔径天线。一般介质基片的厚度比波长要小的多得多,因此,它可以实现一维小型化,属于一类电小天线。如图1所示,侧馈是指用微带线来做馈线,而底馈是指用同轴线作为馈线。
图1.1 微带天线的结构及其馈电
常用类型的微带天线在一个薄介质基上,在侧面附加了一个金属薄层作为它的底板,另一个平面用光刻腐蚀和其他方法来确定出规则状态的金属贴片,贴片的馈电则是利用了微带线以及同轴线的探针,这就组成了我们认识的微带天线[10]。如果贴片是一种面积单元的时候,那么这种天线就是微带贴片天线;而微带阵子天线是具有一种细长的呈带条状的贴片。
一个长为L,宽为W2的矩形微带天线元可以看作是两个辐射缝连接在低阻传输线上组成的。L是半个微带波长λg/2的时候,在低阻传输线的两端形成了两个缝隙:a-a和b-b,这样就构成了一个二元缝阵,由此辐射出去。
还有一类微带天线叫做微带缝隙天线。它是把上述的衬底刻出一个窗口也就是缝隙,馈电是在介质基片的另一平面上印刷出一个微带线对缝隙进行的。
微带天线根据结构来分类,可以分成两部分,其中一类是microstrip patch antenna(微带贴片天线),而另一类是slot antenna(微带缝隙天线);根据形状来分,可分为矩形形状的、圆形形状的、环状的微带天线等等。根据工作的原理来分类的话,无论拿什么样的天线可以分成共振驻波型和擦拭模式型微带天线。前一种天线有一个特定的共振大小,一般只能工作在谐振频率附近;而后一种天线没有限制大小的共振,应当在最后增加的匹配负载,确保行波传输。
在结构和物理性能上,微带天线具有许多突出的优点,主要有以下几个。
(1)剖面低、体积小、重量轻,具有平面结构,易于与导弹、卫星、空间飞行器等载体共面共形。
(2)吞线辐射单元及其馈电电路可集成在同一块基片上,适合于用印制电路技术大批量生产,成本低。
(3)天线形式和性能多样化,如便于获得圆极化,容易实现双频段、双极化等多功能。徽带天线的缺点是工作频带窄,辐射效率低,功率容量小。微带天线已广泛应用于l00MHz~"100GHz宽广频域上的无线电设备中,如通信、卫星电视接收、雷达、遥感、遥测、遥控、电子对抗、环境监测及医用仪器等业务领域。
同时,微带天线也具有一些缺点:
(1) 频带窄;
(2) 有导体和介质损耗,并且会激励表面波,导致辐射效率降低;
(3) 功率容量小,一般用于中,小功率场合;
(4) 性能受基片材料影响大。
微带天线具有小型化、易集成、方向性好等优点,而且,已经发展了很多技术来克服或者减小微带天线的缺点。微带天线最初作为火箭和导弹上的共形全向天线获得了应用。现在已经用于宽频上的大量无线设备中。因此其应用前景广阔,尤其可在无线电引信上积极的推广与应用。