微带天线技术应用与展望

微带天线技术应用与展望第1页，共46页，2023年，2月20日，星期六1.2微带天线的馈电技术

对微带天线的激励方式主要分为两大类：直接馈电法和间接馈电法。直接与贴片相接触的方法称为直接馈电法，目前普遍采用的有同轴背馈法和微带线侧馈法。与贴片无直接接触的激励方法就是间接馈电法，此类方法主要有：电磁耦合法，缝隙耦合法和共面波导馈电法等。馈电技术直接影响到天线的阻抗特性，所以也是天线设计中的一个重要组成部分。第2页，共46页，2023年，2月20日，星期六1.3馈电结构模型同轴探针馈电模型微带线侧馈模型第3页，共46页，2023年，2月20日，星期六缝隙耦合馈电模型共面波导馈电模型电磁耦合馈电模型第4页，共46页，2023年，2月20日，星期六

1.4微带天线的应用

微带天线的优势有：低剖面、低成本并可制成多功能、可共形的天线；可集成到无线电设备内部，可用于室内，也可用于室外；其尺寸可大可小，大的微带天线其长宽可到十几米，而一副用于PCS的内部集成的宽带微带天线，其尺寸是15mm×15mm×1.5mm。显然，其优势是明显的。目前，微带天线已在空间技术，移动通信卫星和手持便携式通信设备中得到了广泛的应用。对微带天线的研究正在蓬勃地展开，这是一个具有极强生命力的课题。随着相关技术的发展，微带天线无论在理论研究，还是在工艺制造上都将越来越成熟，必将开辟更为广阔的应用领域。第5页，共46页，2023年，2月20日，星期六2微带天线的分析方法

传输线模型(TLM—TransmissionLineModel)：最早出现的也最简单，把微带天线的分析简化为一维传输线问题主要应用于矩形贴片腔模理论(CM－CavityModel)：是在对微带谐振腔分析的基础上发展起来的，发展到基于二维边值问题的求解，可用于各种规则贴片积分方程法(IEM－IntegralEquationMethod)，即全波(FW－FullWave)分析理论：最为复杂也是最精的，计入第三维的变化，可用于各种结构、任意厚度的微带天线，然而要受到计算模型的精度和机时的限制

第6页，共46页，2023年，2月20日，星期六3.1影响微带天线带宽的因素

带宽的定义：带宽(BW)往往以输入端电压驻波比系数(VSWR)的值小于某给定值的频率范围来表示，若给定的VSWR值为S，则VSWR<S的频带宽度BW为：

第7页，共46页，2023年，2月20日，星期六影响带宽的因素变化方向品质因素的变化对带宽的影响宽长比(W/L)

增加变小，变小BW增大介质损耗角正切变大变小BW增大相对介电常数变小变小，变小BW增大基板的厚度增大变小，变小，变大BW增大第8页，共46页，2023年，2月20日，星期六3.2各种展宽微带天线带宽的途径

一、基本途径：降低等效谐振电路Q二、增加额外谐振点：附加寄生贴片、采用LC谐振电路、加载短路探针三、附加阻抗匹配网络四、其他途径第9页，共46页，2023年，2月20日，星期六4宽频带微带天线

4.1采用介电常数较小的厚介质基板基板厚度h的增加使得天线的辐射电导也随之增大，辐射对应的及总的下降；介电常数较小时，介质对场的束缚减小，易于辐射，天线的储能减少，综合两者，天线的频带变宽。一、E字形贴片天线

第10页，共46页，2023年，2月20日，星期六天线E面辐射方向图天线H面辐射方向图

2.04GHz～2.91GHz，35.1%

第11页，共46页，2023年，2月20日，星期六(a)f=2.13GHz(b)f=2.7GHz天线贴片上的电流分布情况最大变化幅度不超过1dB，最大增益达到了9.05dBi

第12页，共46页，2023年，2月20日，星期六二、采用L形耦合馈电方式的微带天线

第13页，共46页，2023年，2月20日，星期六L形耦合馈电微带天线的S参数天线输入阻抗变化曲线

(3.86GHz～5.8GHz)，40.2％

天线E面辐射方向图天线H面辐射方向图

第14页，共46页，2023年，2月20日，星期六第15页，共46页，2023年，2月20日，星期六三、脊形接地板微带贴片天线

第16页，共46页，2023年，2月20日，星期六天线E面辐射方向图天线H面辐射方向图

2.02GHz～3.9GHz

,64%第17页，共46页，2023年，2月20日，星期六第18页，共46页，2023年，2月20日，星期六四、使用金属斜面馈电的微带天线

2.15GHz～4.76GHz，BW＝75.5％

第19页，共46页，2023年，2月20日，星期六五、蜿蜒探针馈电的微带天线

第20页，共46页，2023年，2月20日，星期六1.6GHz～2.24GHz,640M

,

33.3%1.64GHz～2.16GHz

,540M,27%天线E面辐射方向图天线H面辐射方向图

第21页，共46页，2023年，2月20日，星期六最大增益达到了9.19dBi

最大变化幅度不超过1.45dB

第22页，共46页，2023年，2月20日，星期六4.2增加额外谐振点

一、附加寄生贴片第23页，共46页，2023年，2月20日，星期六2.66GHz～3.06GHz,400M,14%

2.65GHz～2.71GHz,60M,2.2%

第24页，共46页，2023年，2月20日，星期六二、采用LC谐振电路

第25页，共46页，2023年，2月20日，星期六三、在贴片和接地板之间加入短路探针3.62GHz～7.32GHz,67.5％

第26页，共46页，2023年，2月20日，星期六4.3附加阻抗匹配网络一、单调谐枝节匹配技术

3.375GHz～3.855GHz,13％

第27页，共46页，2023年，2月20日，星期六二、枝节匹配在同轴探针馈电的微带天线中的应用

第28页，共46页，2023年，2月20日，星期六1.78GHz~2.31GHz,26%

微带天线的E面辐射方向图微带天线的H面辐射方向图

第29页，共46页，2023年，2月20日，星期六4.4展宽微带天线频带的其他途径

采用3维V字形贴片天线

第30页，共46页，2023年，2月20日，星期六1.86GHz~5.36GHz，97%

1.95GHz~3.04GHz,44%

E面辐射方向图

第31页，共46页，2023年，2月20日，星期六H面辐射方向图

第32页，共46页，2023年，2月20日，星期六5多频带微带阵列天线多片法和单片法5.1

L/X波段双频微带阵列天线第33页，共46页，2023年，2月20日，星期六一、X波段微带阵列的设计

30mm

第34页，共46页，2023年，2月20日，星期六二、L波段微带阵列的设计

120mm

第35页，共46页，2023年，2月20日，星期六三、综合分析8.52GHz～9.3GHz,780MHz8.9GHz

X波段阵列E面辐射方向图X波段阵列H面辐射方向图

第36页，共46页，2023年，2月20日，星期六1.62GHz～1.67GHz,50M

1.65GHzL波段天线阵列E面方向图L波段天线阵列H面方向图

第37页，共46页，2023年，2月20日，星期六四、L/X双频微带阵列天线各项性能指标

第38页，共46页，2023年，2月20日，星期六5.2S/X波段三频段微带阵列天线

第39页，共46页，2023年，2月20日，星期六一、X波段微带阵列的设计二、S波段微带阵列的设计25mm,75mm

第40页，共46页，2023年，2月20日，星期六三、综合分析800MHz,8.48GHz～9.28GHz

,8.9GHz

X波段阵列E面辐射方向图X波段阵列H面辐射方向图

第41页，共46页，2023年，2月20日，星期六20MHz中心频率：2.75GHz，11MHz中心频率：3.01GHz

S波段天线阵列E面方向图2.75GHzS波段天线阵列H面方向图

第42页，共46页，2023年，2月20日，星期六S波段天线阵列E面方向图3.01GHzS波段天线阵列H面方向图第43页，共46页，2023年，2月20日，星期六四、L/X双频微带阵列天线各项性能指标第44页，