宽带微带天线技术研究(2)

菜单

5.3新型天线 31

致谢 36

参考文献 37

1 绪论

1.1 概述

早在1953年G.A.Deschamps教授就已提出利用微带线的辐射来制成微带微波天线的概念[1]。但在随后的近20年里，此项研究变得很少，1972年，由于微波集成技术的发展和空间技术对低剖面天线的迫切需求，很多研究者制成了第一批实用的微带天线[2]。然后全球引发了研究和应用微带天线的热潮。1979年在美国新墨西哥州大学举行了微带天线的专题国际会议，1981年IEEE天线与传播会刊在1月号上刊载了微带天线专辑，至此，微带天线已形成为天线领域中的一个专门分支，两本微带天线专著[3][4]也相继问世。可见，70年代是微带天线取得突破性进展的时期。在80年代中，微带天线无论在理论与应用的深度和广度上都获得了进一步的发展。今天这一新型天线已趋于成熟，其应用正在与日俱增。

和常用的微波天线相比，微带天线有如下一些优点：论文网

1) 除了在馈电点处要开出引线孔外，还不破坏载体的机械结构，重量轻，低剖面，体积小，能与载体(如飞行器)共形，这对于高速飞行器特别有利。

2) 电性能多样化.不同设计的微带元，易于得到各种极化，其最大辐射方向可以从边射到端射范围内调整，特殊设计的微带元还可以在双频或多频工作。

3) 简化了整体的制作和调试，大大降低了成本，能和有源器件、电路集成为统一的组件，因此适合大规模生产。

和其它天线相比，它也有一些缺点:

1) 相对带宽较窄，主要是谐振型微带天线。现在已经有一些改进方法。

2) 因为损耗较大，所以效率较低，这类似于微带电路。特别是行波型微带天线，在匹配负载上有较大的损耗。

3) 一个微带天线的功率会较小。

4) 由于工艺条件的限制，批量生产的介质基片的一致性和均匀性还有缺点，这影响了微带天线的批量生产以及大型天线阵的构建。介质基片对性能影响大。

微带天线有其独特的优点，而它的一些缺点也在攻克中。例如，相对带宽较窄一般被认为是微带天线的主要缺点，单现在采用孔径耦合的层叠式结构的微带天线，其阻抗带宽达到69%左右[5]，因此它的前景非常好。

1.2 微带天线的研究现状

1) 国外现状

2) 国内研究现状

1.3 宽带微带天线

微带天线具有体积小、重量轻、低剖面、能与载体(如飞行器)共形；制造成本低，易于批量生产；可以实现线极化和圆极化二易于制作双频、双极化天线等优点；但微带天线是典型的窄带天线，这一缺点限制了它的应用范围。解决微带天线的带宽问题是现代天线技术的关键。

这里所谓的宽带微带天线，只是一个相对的说法，它是指相对于普通微带天线而言，其带宽较宽。与其它以倍频程计带宽的天线来讲，微带天线仍属于窄带天线。

要展宽微带天线的带宽，从目前的技术水平来看，降低天线值是一个比较有效的方法。我们可以从文献[14]的分析中较清楚的看出，如何减小天线的值，主要有以下两种办法:一是把微带天线的基板换成介电常数较低的介质材料；另一种方法可以增加基板的厚度。但是，如果使用减小天线基板的介电常数的方法，则取得的效果比较有限；同样，如果厚度的增加了，那么很显然它的重量也会增加，不仅如此，还会破坏其低剖面的特性。这对于某些飞行器天线来说是非常不好的。所以说，我们应该采用多贴片结构来减小值，这种做法会在在贴片和接地板之间形成一层空气隙，这样不仅降低了贴片下空腔的等效介电常数，而且也会增加了电介质厚度，从而使得减小，实现多级谐振使频带变宽。