什么是微带天线?

什么是微带天线?

[拼音]：weidai tianxian

[外文]：microstrip antenna

由导体薄片粘贴在背面有导体接地板的介质基片上而形成的天线（图1）。通常利用微带传输线或同轴探针来馈电，使导体贴片与接地板之间激励高频电磁场，并通过贴片四周与接地板之间的缝隙向外辐射。金属贴片通常是形状规则的薄片，形状有矩形、圆形或椭圆形等；也可以是窄长条形的薄片振子（偶极子）或由这些单元构成的阵列结构。这三种形式分别称为微带贴片天线、微带振子天线和微带阵列天线。

微带贴片天线

图1a是矩形贴片天线的典型形式。通常介质基片厚度h远小于工作波长λ，罗远祉等人提出的空腔模型理论是分析这类天线的一种基本理论。帖片与接地板之间的空间犹如一个上下为电壁、四周为磁壁的空腔谐振器。对常用的工作模式，长度L约为半个波长，其电场E沿长度方向(x 轴)的驻波分布如图1a中的侧视图，而没有横向(y轴)的变化。天线的辐射主要由沿横向的两条缝隙产生，每条缝隙对外的辐射等效于一个沿-y 轴的磁流元(Jm＝-n×E，n为缝隙外法线单位矢量)。由于这两个磁流元方向相同，合成辐射场在垂直贴片方向（z轴）最大，随偏离此方向的角度增大而减小，形成一个单向方向图。天线输入阻抗靠改变馈电位置加以调节。阻抗频率特性与简单并联谐振电路相似，品质因数Q 较高，故阻抗频带窄，通常约为1％～5％。可用适当增加基片厚度等方法来展宽频带。接地板上的介质层会使电磁场束缚在导体表面附近传播而不向空间辐射，这种波称为表面波。故增加基片厚度时须避免出现明显的表面波传播。

微带振子天线

当介质基片厚度远小于工作波长或微带振子长度为谐振长度时，振子上的电流近于正弦分布。因此，它具有与圆柱振子相似的辐射特性，只是它在介质层中还有表面波传播，使效率降低。

微带阵列天线

利用若干微带贴片或微带振子可构成具有固定波束和扫描波束的微带阵列。与其他阵列天线相同，可采用谐振阵或非揩振阵（行波阵）。图2a是用并合方式馈电的谐振阵；图2b是梳齿形行波微带阵。微带阵列的波束扫描可利用相位扫描、时间延迟扫描、频率扫描和电子馈电开关等多种方式来实现。

应用与特点

微带天线自20世纪70年代以来引起了广泛的重视和研究，已在100兆赫至50吉赫的宽广频域上获得多方面应用。其主要特点是剖面低、体积小、重量轻、造价低，可与微波集成电路一起集成，且易于制成共形天线等。从电性能上来说，它有便于获得圆极化、容易实现多频段工作等优点。主要缺点是频带窄、辐射效率较低及功率容量有限。