图2-13 W0为37.2mm时的双频曲线图 10

图2-14 W0为37.2mm时输入阻抗实部与虚部关系图

图2-15 W0=37.2mm L2=7.27mm时的扫频结果 11

图2-16 天线在1.9GHz处阻抗匹配优化图

图2-17 天线在1.9GHz处的3D增益方向图

图2-18 天线在1.9GHz处的EH面辐射方向图

图3-1 双C型开槽微带天线

图3-2 天线参数数据 14

图3-3 图3-3天线的仿真模型

图3-4 2-6GHz的扫频结果图 15

图3-6 l2变化时的回波损耗图 16

图3-7 l3变化时的回波损耗图 17

图3-8 2.48GHz处天线在EH面的增益方向图 17

图3-9 2.99GHz处的EH面增益方向图

图3-10 4.45GHz处的EH面增益方向图 18

图3-11 5.25GHz处的EH面增益方向图

图3-12 天线的3D增益方向图 19

表清单

表序号 表名称 页码

表2-1 天线尺寸变量定义 5

变量注释表

ε_r 介质介电常数

λ_e 介质中的导波波长

F_n 辐射特性中H面的方向函数

Z_in 输入阻抗

S11 回波损耗值

1 绪论

1.1 微带天线的发展

天线是一种接收和发送电磁波的一种设备，应用于无线电通讯邻域如雷达、电视、卫星。微带天线是天线的其中一种，最早是在火箭和导弹上使用。随着时代的发展，技术不断更新，微带天线的设计已经不局限于火箭导弹，在无线电通讯领域也有了广泛的发展。

微带天线的概念首先是1953年由G.A.Deschamps 提出。在20世纪70年代初由J.Q.Howell和R.E.Munson根据理论知识制造出了实际的微带天线。此后微带天线因其本身各种优点吸引了各界人士的关注，经过不断的研究和发展，如今微带天线技术已经比较成熟，在很多邻域给我们带来了便捷。

1.2 微带天线的定义

如图1-1所示，微带天线的基本组成部分[8-12]有以下四个：辐射贴片、介质基片、接地板和同轴馈线。在辐射贴刻制在介质基片上，一般使用铜。然后介质基片粘接在接地板上。其中辐射贴片可以根据设计的需求进行选择，常见的有矩形，圆形，三角形等等。

图1-1微带天线基本结构

微带天线的工作频率一般在1-50GHz，微带天线有以下几种优点：微带天线顾名思义它的体积小，重量轻。它的性能是多样化的。我们可以根据产品设计需求对天线的辐射方向进行调整，易于得到各种极化方式。易于和其他器件集成。因此微带天线可以大规模生产，可以降低整机调试以及制作的成本。

微带天线也有其一些缺点：微带天线因其本身大小参数影响所以相对带宽较窄。它的损耗大，效率较低。单个微带天线的功率容量不大。在大批量生产过程中由于介质基板的性能会参差不齐，从而会影响了天线性能的优劣。

1.3 微带天线馈电方式

从发射机到天线以及从天线到接受机之间的连接是依靠馈线来实现的[1]。对微带单元天线进行馈电有三种方式：一种是用微带线进行馈电，另一种是用同轴线馈电，还有电磁耦合馈电[2][3][4][5]。

如图1-2所示，微带线馈电时，馈线和微带贴片是在同一平面内。由于馈线本身的辐射，所以采用这种馈电方式的微带线宽度需远远小于波长，天线的阻抗要高，在设计介质基板参数h时要尽量要小，介电常数ε_r需要设置大一些。这样可以减小辐射所带来的影响。

图1-2微带线馈电方式俯视图

同轴馈电如图1-3所示，同轴馈电的优势在于馈电点可以选择在贴片的任何位置，因此便于匹配。同轴电缆安置在接地板的上方，从而有效的避免了对天线的辐射影响。

图1-3 同轴馈电方式侧视图

电磁耦合馈电（如图1-4所示），20世纪80年代以来，出现了很多种电磁耦合型馈电方式。其特征是贴近馈电，可以利用馈线本身或者通过一个缝隙来形成馈线与天线间的电磁耦合。这对于多层阵中的层间连接问题，是一种有效的解决方法，并且大多能获得宽频带的驻波比特性[6][7]。