第六章天线(电信)

第六章

天线杜国宏电子工程系2007-102023/2/21MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong内容天线概述天线基本理论（重点）线天线（重点）面天线一些常用天线设备基本元的辐射天线的基本参量对称振子天线天线阵方向性分析2023/2/22MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong6.1天线概述天线是下列工程中辐射或接收无线电波的部件应用作用能量转换器件振荡能量辐射能量高频电流（导波）辐射的电磁波无线通信广播电视遥感遥测导航电子对抗射电天文2023/2/23MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong天线是个开放的系统2023/2/24MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong天线的种类按用途划分通信天线电视天线雷达天线等按工作频段划分超长波、长波、中波天线短波、超短波和微波天线按方向划分全向天线定向天线2023/2/25MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong天线的种类按形状划分线状天线面状天线等2023/2/26MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong2023/2/27MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong天线工程最关心的问题方向性：即对空间不同方向的辐射或接收效果不同。馈线的阻抗匹配问题天线极化天线频宽求解方法求解满足边界条件的Maxwell方程近似解法内场天线上的电流分布包围场源体积表面上的场分布外场利用线性叠加原理2023/2/28MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong2023/2/29MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong2023/2/210MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong6.2天线基本理论

（1）基本元的辐射电流元：电基本振子磁流元：磁基本振子面元电磁场对偶原理惠更斯-菲涅尔原理2023/2/211MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong2023/2/212MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong电基本振子的辐射元电辐射体（图）假设

l<<λ;d<<l;电流振幅、相位相同的。设元电辐射体上电流：Iejωt，则P点的场强2023/2/213MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong电基本振子的辐射近区（kr<<1）r-1可以忽略，e-jkr≈1近场区称为准静态场电场与磁场相位相差900，感应场，没有能量向外辐射2023/2/214MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong电基本振子的辐射远区（kr>>1）（λ/r<<1）当λ/r<<1时，r-1起主要作用，

r-2，r-3可以忽略不计2023/2/215MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong电基本振子的辐射远场区的特点1、Eθ⊥,时间相位同相，2、近似为TEM波，辐射场的强度与距离成反比3、球面波，r↑，相位不断滞后，等相位面为球面4、自由空间的波阻抗2023/2/216MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong电基本振子的辐射远场区的特点5、辐射功率和辐射电阻辐射功率与有关辐射电阻与激励电流无关，表示电磁波的辐射能力。天线的结构电尺寸激励电流2023/2/217MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong电基本振子的辐射远场区的特点6、方向性：辐射体向空间不同方向上的辐射能力。方向函数（图）2023/2/218MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong电基本振子的辐射

辐射最强，轴线方向无辐射

与无关，其方向图是以天线轴为中心的回旋体。2023/2/219MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong磁基本振子的辐射磁基本振子是一个半径为b的细线小环,且小环的周长满足条件：2πb<<λ假设其上有电流i(t)=Icosωt,由电磁场理论,其磁偶极矩矢量为2023/2/220MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong磁基本振子的辐射电与磁的对偶性原理电基本振子的辐射场磁基本振子的辐射场2023/2/221MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong磁基本振子的辐射沿z轴放置的磁基本振子的场2023/2/222MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong磁基本振子的辐射与电基本振子做相同的近似得磁基本振子的远区场为:2023/2/223MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong磁基本振子的辐射结论：比较电基本振子的远区场Eθ与磁基本振子的远区场Eφ,可以发现它们具有相同的方向函数|sinθ|,而且在空间相互正交,相位相差90°。所以将电基本振子与磁基本振子组合后,可构成一个椭圆（或圆）极化波天线,螺旋天线为该情况。2023/2/224MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong6.2天线基本理论

（2）天线的特性参量天线方向图及其有关参数天线效率增益系数极化特性频带宽度输入阻抗有效长度

定量表征其能量转换和定向辐射能力的量。2023/2/225MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong一、天线方向图及其有关参量方向图：

在离天线一定距离处，辐射场的相对场强随方向变化的曲线。用最大辐射方向上的两个相互垂直的平面表示。E面H面2023/2/226MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong一、天线方向图及其有关参量方向函数：

2023/2/227MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong例1

画出沿Z轴放置的电基本振子的E平面和H平面的方向图。E面在给定r处，与无关；的归一化场值为2023/2/228MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@DuguohongH面2023/2/229MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong电基本振子立体方向图2023/2/230MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong一、天线方向图及其有关参量主瓣宽度：

通常取方向图主瓣两个半功率点之间的宽度（即），在场强方向图中，等于最大场强的两点之间的宽度，称为半功率波瓣宽度。零功率波瓣宽度2023/2/231MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong一、天线方向图及其有关参量旁瓣电平：

指离主瓣最近且电平最高的第一旁瓣电平（dB）。不需要辐射的区域，电平应尽可能低。前后比：

最大辐射方向（前向）电平与其相反方向（后向）电平之比。（dB）2023/2/232MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong一、天线方向图及其有关参量方向系数：

在离天线某距离处，天线在最大辐射方向上的辐射功率流密度与相同辐射功率的理想无方向性天线在同一距离处的辐射功率流密度之比（dB）.2023/2/233MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong一、天线方向图及其有关参量方向系数：

在离天线某距离处，天线在最大辐射方向上的辐射功率流密度与相同辐射功率的理想无方向性天线在同一距离处的辐射功率流密度之比（dB）.2023/2/234MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong2023/2/235MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong一、天线方向图及其有关参量方向系数的表示方法：

2023/2/236MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong一、天线方向图及其有关参量例2

确定沿Z轴放置的电基本振子的方向系数解：电基本振子的方向性系数是很低的。2023/2/237MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong二、天线效率发生器当天线与传输线完全匹配时，Γ=0，Pin=P02023/2/238MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong二、天线效率损耗功率损耗功率铜耗介质损耗加在元件的损耗接地损耗2023/2/239MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong二、天线效率中长波和电尺寸很小的天线中，R∑小，R1大，ηA小，仅百分之几；超短波、微波，电尺寸可以做的很大，ηA→１。2023/2/240MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong三、增益系数增益系数是综合衡量天线能量转换和方向特性的参数假设天线为理想的无方向性天线物理意义：描述了天线与理想的无方向性天线相比在最大辐射方向上将输入功率放大的倍数。2023/2/241MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong四、极化特性极化特性是指天线在最大辐射方向上电场矢量的方向随时间变化的规律。具体地说,就是在空间某一固定位置上,电场矢量的末端随时间变化所描绘的图形。该图形如果是直线,就称为线极化;如果是圆，就称为圆极化;

如果是椭圆，就称为椭圆极化。2023/2/242MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong四、极化特性如此按天线所辐射的电场的极化形式,可将天线分为线极化天线、圆极化天线和椭圆极化天线。线极化又可分为水平极化和垂直极化;圆极化和椭圆极化都可分为左旋和右旋。右极化天线只能辐射和接收右极化波。当圆极化波入射到一个对称目标上时,反射波是反旋向的。2023/2/243MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong四、极化特性2023/2/244MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong四、极化特性2023/2/245MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong四、极化特性右旋左旋2023/2/246MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong四、极化特性在通信和雷达中,通常是采用线极化天线;如果通信的一方是剧烈摆动或高速运动着的,为了提高通信的可靠性,发射和接收都应采用圆极化天线;2023/2/247MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong四、极化特性如果雷达是为了干扰和侦察对方目标,也要使用圆极化天线。另外,在人造卫星、宇宙飞船和弹道导弹等空间遥测技术中,由于信号通过电离层后会产生法拉第旋转效应,因此其发射和接收也采用圆极化天线。2023/2/248MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong五、输入阻抗天线馈电点呈现的阻抗值天线本身的结构和尺寸工作频率临近天线周围物体的影响一般由近似数值计算和工程实验确定阻抗网络分析仪测试（*）2023/2/249MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong六、有效长度在保持实际天线最大辐射方向上的场强值不变的条件下,假设天线上电流分布为均匀分布时天线的等效长度。是衡量天线辐射能力的又一个重要指标把天线在最大辐射方向上的场强和电流联系起来的一个参数2023/2/250MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong六、有效长度在通常将归于输入电流I0的有效长度记为hein,把归于波腹电流Im的有效长度记为hem。显然,有效长度愈长,表明天线的辐射能力愈强。2023/2/251MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong6.3线天线和面天线

（1）对称振子天线对称振子天线结构电流程驻波分布对称振子天线2023/2/252MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong6.3线天线和面天线

（1）对称振子天线对称振子上的电流分布电流程驻波分布2023/2/253MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong6.3线天线和面天线

（1）对称振子天线对称振子的辐射场2023/2/254MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong6.3线天线和面天线

（1）对称振子天线对称振子的辐射场2023/2/255MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong6.3线天线和面天线

（1）对称振子天线对称振子的辐射场特征电场为方向的线极化波辐射场的大小与离远点距离r成反比辐射场为球面波方向性仅与有关，而和无关2023/2/256MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong2023/2/257MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong6.3线天线和面天线

（1）对称振子天线对称振子的辐射电阻2023/2/258MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong6.3线天线和面天线

（1）对称振子天线对称振子的输入阻抗特性阻抗结论：对称振子天线的输入阻抗是特性阻抗的函数，天线导线的直径越粗，特性阻抗越低，则天线的输入阻抗越小。2023/2/259MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong6.3线天线

（1）对称振子天线对称振子的输入阻抗对称振子天线的特性阻抗越低，则天线的谐振长度越短。2023/2/260MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong例3

已知某天线在E平面上的方向函数为画出其E面方向图计算其半功率波瓣宽度。2023/2/261MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong解：半功率波瓣宽度就是场强下降到最大值得0.707倍的两点之间的角度2023/2/262MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong例4

有一无向性天线，辐射功率为Pr=100W，计算r=10km远处M点的辐射场强值。若改为方向系数为D=100的强方向性天线，其最大辐射方向对准点M，再求M点的场强值。2023/2/263MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong解：辐射功率为Pr=100W，计算r=10km远处M点的球面上的功率流密度为对于无方向性天线，功率流密度为2023/2/264MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong上述两式相等，可求得r=10km远处M点的辐射场强值2023/2/265MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong例5

已知天线在某一主平面上的方向函数为F(θ)=sin2θ+0.414.画出天线在此方向的方向图若天线的方向系数为D=1.6，辐射功率为Pr=10W，试计算在θ=30°方向上，r=2km处的场强值。2023/2/266MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong根据方向函数的定义，可求得最大辐射方向上，r=2km处的场值2023/2/267MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong（2）二元天线阵方向性分析什么是天线阵两个以上单元天线，按一定方式排列起来构成的辐射系统称为天线阵。排列要求结构相同尺寸相同取向相同（具有相同的方向函数）同波源分布规律排列方式直线阵平面阵曲面阵立体空间阵2023/2/268MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong（2）二元天线阵方向性分析2023/2/269MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong（2）二元天线阵方向性分析二元阵天线元2的电流相位超前天线元1的角度为ζ,它们的远区电场沿θ方向2023/2/270MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong（2）二元天线阵方向性分析2023/2/271MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong（2）二元天线阵方向性分析

式中,|F(θ,φ)|称为元因子称为阵因子。2023/2/272MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong（2）二元天线阵方向性分析元因子表示组成天线阵的单个辐射元的方向图函数

其值仅取决于天线元本身的类型和尺寸它体现了天线元的方向性对天线阵方向性的影响2023/2/273MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong（2）二元天线阵方向性分析天线阵方向图相乘原理在各天线元为相似元的条件下,天线阵的方向图函数是单元因子与阵因子之积例6

两个沿x方向排列且平行于Z轴放置的半波振子天线阵方向函数2023/2/274MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong（2）二元天线阵方向性分析令=0,即得二元阵的E面方向图函数:

令θ=π/2，得到二元阵的H面方向图函数:2023/2/275MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong（2）二元天线阵方向性分析例7

两个沿x方向排列间距为且平行于Z轴放置的半波振子天线在等幅同相激励时的H面方向图。边射式直线阵天线阵的H面方向图2023/2/276MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong（2）二元天线阵方向性分析例7两个沿x方向排列间距为且平行于Z轴放置的半波振子天线在等幅同相激励时的H面方向图。天线阵的H面方向图2023/2/277MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong（2）二元天线阵方向性分析例8

两个沿x方向排列间距为且平行于Z轴放置的半波振子天线在等幅反相激励时的H面方向图。端射式直线阵天线阵的H面方向图2023/2/278MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong（2）二元天线阵方向性分析例8

两个沿x方向排列间距为且平行于Z轴放置的半波振子天线在等幅反相激励时的H面方向图。天线阵的H面方向图2023/2/279MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong（2）二元天线阵方向性分析例9

两个沿x方向排列且平行于Z轴放置的半波振子天线阵方向函数，在d=λ/4、ζ=-π/2时的H面和E面方向图。天线阵的H面方向图2023/2/280MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong（2）二元天线阵方向性分析2023/2/281MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong（3）均匀直线阵方向性分析均匀直线阵是等间距、各阵元电流的幅度相等（等幅分布）而相位依次等量递增或递减的直线阵。分析：应用方向图相乘原理2023/2/282MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong（3）均匀直线阵方向性分析讨论阵因子N个天线元沿x轴排成一行,且各阵元间距相等、相邻阵元之间相位差为ζ2023/2/283MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong（3）均匀直线阵方向性分析在上式中令θ=π/2,得到H平面方向图函数即阵因子方向函数为多项式是一等比级数,其和为均匀直线阵的归一化阵因子的一般表示式2023/2/284MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong（3）均匀直线阵方向性分析五元阵的归一化阵因子图2023/2/285MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong（3）均匀直线阵方向性分析几个重要结论主瓣方向

均匀直线阵的最大值发生在ψ=0或kdcosφm+ζ=0时,由此得出2023/2/286MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong（3）均匀直线阵方向性分析边射阵最大辐射方向在垂直于阵轴方向上,即φm=±π/2,得ζ=0,；也就是说,在垂直于阵轴方向上,各元到观察点没有波程差,所以各元电流不需要有相位差2023/2/287MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong（3）均匀直线阵方向性分析端射阵最大辐射方向在阵轴方向上,即φm=0或π,得ζ=kd(φm=0)或ζ=kd(φm=π),

也就是说,阵的各元电流沿阵轴方向依次滞后kd2023/2/288MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong十二元均匀直线阵归一化阵方向图2023/2/289MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong2023/2/290MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong6.4面天线元口径辐射体（惠更斯元）的辐射场是指均匀电磁场激励的，尺寸远小于波长的小面积元2023/2/291MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong面天线元口径辐射体（惠更斯元）的方向函数与方向图2023/2/292MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong面天线面状天线的辐射场例如矩形口径设矩形口径的尺寸为D1×D2，口径场沿y轴线极化且均匀分布2023/2/293MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong2023/2/294MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong矩形口径场均匀分布时的方向图(D1=3λ,D2=2λ)2023/2/295MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong6.5一些常用的天线设备直立振子天线与水平振子天线引向天线与电视天线移动通信基站天线螺旋天线微带天线旋转抛物面天线卡塞格伦天线2023/2/296MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong直立振子天线与水平振子天线垂直于地面或导电平面架设的天线称为直立振子天线,它广泛地应用于长、中、短波及超短波波段。直立天线及其等效分析（镜像）2023/2/297MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong直立振子天线与水平振子天线单极天线铅垂平面方向图2023/2/298MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong结论：当逐渐增大时,波瓣变尖;当>0.5时,出现旁瓣;当继续增大时,由于天线上反相电流的作用,沿Δ=0°方向上的辐射减弱。因此实际中一般取为0.53左右。2023/2/299MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong直立振子天线与水平振子天线水平振子天线经常应用于短波通信、电视或其它无线电系统中,这主要是因为:水平振子天线架设和馈电方便;地面电导率的变化对水平振子天线的影响较直立天线小;工业干扰大多是垂直极化波,因此用水平振子天线可减小干扰对接收的影响。2023/2/2100MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong直立振子天线与水平振子天线水平振子天线结构2023/2/2101MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong引向天线与电视天线引向天线又称八木天线,它由一个有源振子及若干个无源振子组成在无源振子中较长的一个为反射器,其余均为引向器它广泛地应用于米波、分米波波段的通信、雷达、电视及其它无线电系统中2023/2/2102MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong引向天线

工作原理

由天线阵理论可知,排阵可以增强天线的方向性,而改变各单元天线的电流分配比可以改变方向图的形状,以获得所要的方向性。2023/2/2103MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong电视发射天线特点频率范围宽。我国电视广播所用的频率范围:1～12频道（VHF频段）为48.5～223MHz;13～68频道（UHF频段）为470～956MHz。覆盖面大多采用水平极化承受一定的风荷、防雷2023/2/2104MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong蝙蝠翼天线(a)结构；(b)馈电2023/2/2105MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong移动通信基站天线特点架设高，足够的机械强度和稳定性垂直极化顶点激励，扇形天线；中心激励，全向性天线增益高效率，带宽目前,陆地移动通信使用的频段为150MHz(VHF)和450MHz、900MHz（UHF）、1800MHz。2023/2/2106MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong角形反射器2023/2/2107MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong并馈共轴阵列2023/2/2108MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong串馈共轴阵列2023/2/2109MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong螺旋天线

参数

螺旋直径螺距圈数每圈的长度螺距角轴向长度2023/2/2110MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong微带天线

特点

体积小、重量轻、低剖面,因此容易做到与高速飞行器共形

且电性能多样化（如双频微带天线、圆极化天线等）尤其是容易和有源器件、微波电路集成为统一组件,因而适合大规模生产。在现代通信中,微带天线广泛地应用于100MHz到50GHz的频率范围。2023/2/2111MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong微带天线的馈电2023/2/2112MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong常用的微带天线的分析设计方法有传输模法和谐振模法。工程上,微带天线用传输模式近似设计。2023/2/2113MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong辐射边沿可以看作用微带传输线连接起来的辐射槽,如图所示,单个辐射槽的辐射电导为单个辐射槽的辐射电纳为

W>λ0

W≤λ0

2023/2/2114MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong 式中

2023/2/2115MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohongk0=2π/λ0是自由空间的波数,Z0是宽度W的微带特性阻抗,εe是有效介电常数,ΔL是边沿电容引起的边沿延伸。由图可看出,边沿电场盖住了微带边沿,等效为贴片的电长度增加。2023/2/2116MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong图边沿辐射槽2023/2/2117MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong为了计算天线的辐射阻抗,天线可以等效为槽阻抗和传输线级联。输入导纳为式中Ys为式给出的辐射槽导纳微带线内传播常数。谐振时,L+ΔL=λp/2,仅剩两个电导,即

Yin=2G2023/2/2118MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong微带天线的工作频率与结构参数的关系为W不是很关键,通常按照下式确定:

2023/2/2119MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong图矩形天线实例2023/2/2120MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong设计实例：设计3GHz微带天线,基板参数为2.2/0.762,并用四分之一线段实现与50Ω馈线的匹配。天线拓扑如图所示。步骤一：确定各项参数:W=3.95cm,εe=2.14,ΔL=0.04cmL=3.34cm,Rin=288Ω步骤二：阻抗变换器的特性阻抗为ZT0==120Ω2023/2/2121MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong步骤三：由微带原理计算得变换器的长度和宽度为l1=1.9cm,w1=0.0442cm

微带天线的辐射方向图可以用电磁场理论严格计算。图是典型的方向图,典型HPBW=50～60,G=5～8dB。2023/2/2122MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong微带天线的典型方向图2023/2/2123MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong在许多场合下要利用合适的馈线点实现微带天线的圆极化。如图所示,90°耦合器激励两个方向的线极化构成圆极化,或者扰动微带天线的辐射场实现圆极化。2023/2/2124MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong图圆极化微带天线2023/2/2125MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong图12-21微带天线的四种形式2023/2/2126MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@Duguohong图为两种馈电形式的矩形微带天线示意图,图（a）是背馈,同轴线的外导体与接地板连接,内导体穿过介质与贴片天线焊接；图（b）为侧馈,通过阻抗变换与微带线连接。2023/2/2127MicrowaveTechnologyandAntennacopyright@