閒談微帶天線

2021-02-25 FindRF

微帶天線的發展趨勢

（1）微帶天線頻帶展寬技術

對於諧振式天線來說，Q值越高，諧振特性就越尖銳，相對應的帶寬就越窄。因此，展寬帶寬可以考慮從降低Q值入手。增加介質基板的厚度，選擇低介電常數以及損耗角正切tanα值較大的介質基板均可使Q值下降。

但過厚的介質基板容易引起表面波的明顯激勵，使輻射效率降低。此外，介電常數的減小也有極限，最小是完全採用空氣層的情況，介電常數值為1，這在實際工程中也增加了工藝複雜性。

因此，在使用此方法時要綜合考慮包括剖面厚度、實際可實現性以及天線其他性能指標的完成度。

除了以上改變天線所用材料的方法之外，在貼片表面開槽或者開縫，可以改變原有表面電流的分布，嚴格來說這也是通過降低Q值實現寬頻帶的方式。此外，縫隙產生的諧振頻率也可以作為原貼片的寄生頻率從而展寬帶寬。

最後，我們還可以人為引入多個諧振點。這種方法的基本思想是在主諧振頻率附近引如其他諧振頻率，調整每個諧振點的大小，最終覆蓋整個工作頻帶。運用此方法設計的天線可以是單層的，通過增加無源共面貼片引入寄生諧振；也可以是多層的，通過多個尺寸大小相近從而諧振頻率相近的貼片層疊來展寬頻帶，一般情況下只有一個貼片直接饋電，其餘貼片通過耦合饋電。

（2）微帶天線波束展寬技術

衛星導航系統需要天線具有低仰角寬波束的特性，而通常來說諧振型微帶天線的波束都不會很寬，因此如何展寬天線的波束也是微帶天線需要解決的問題。在貼片表面開縫可以減小天線尺寸，縮小天線的輻射口徑，以此達到展寬波束的目的。同時，貼片表面開縫也可將原輻射區域分為幾個不同的輻射區，多個區域的輻射波束相疊加，以此展寬波束寬度。

此外，為了減小天線的有效輻射口徑，也可以在傳統的微帶天線外加摺疊導體腔，遮罩輻射貼片。此方法結構簡單，效果顯著，但導體腔的存在加大了剖面厚度，也使得重量增大，如圖5所示。

我們也可以將兩種或多種形式的天線進行組合，利用多種天線最大波束指向的差異來展寬波束。由微帶貼片直接輻射的能量在法相方向輻射最強，另一部分的能量沿介質層傳播的能量在介質層末端輻射，切相方向上輻射最強。天線工作時，兩個方向的輻射疊加，使整個上半輻射空間有較寬的波束。

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