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微带天线设计报告PPT课件

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微带天线课件.76页PPT

微带天线课件.76页PPT

39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
微带天线课件.
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成
实验五-微带天线设计_图文_图文

实验五-微带天线设计_图文_图文


• 把Layout层映射到金属层，也就是把Cond层粘贴到Sub介质板上，如下图所 示，选择“Layout Layer”标签，在“Name”下拉列表中选择贴片所在的Layout层 cond，单击【Strip】按钮完成贴片的粘贴。设置金属层参数，单击【Applay】 ，然后单击“OK”
（4）添加端口
end Zt=sqrt(50*Zin) %计话框
优化目标对话框
• 进行优化仿真，下图为优化后的仿真结果。
• 打开前面仿真过的微带贴片的Layout文件，按照原理图尺寸在Layout中划出 匹配结的图形，然后设置板材参数，插入端口。
• S参数仿真。 中心频率还是发生了偏移！ 改进方法：减少匹配线长度，减少贴片长度
板材参数：
H:基板厚度(1.5 mm)，
Er:基板相对介电常数(2.65)
Mur:磁导率(1)，
Cond:金属电导率(5.88E+7)
Hu:封装高度(1.0e+33 mm)， T:金属层厚度(0.035 mm)
TanD:损耗角正切(1e-4)， Roungh:表面粗糙度(0 mm)
报告要求：
（1）简单叙述微带天线工作原理； （2）给出微带天线的版图尺寸； （3）给出版图仿真结果，并对其结果进行分析； （4）制作该天线，进行测试，给出天线的驻波测试结果，分析误差原因。
使天线辐射尽可能多的功率,必须使天线与空气匹配,输入驻波比尽可 能小。阻抗、驻波比与反射系数的关系为
(5) 辐射效率 Pr为天线辐射出的功率,单位为W；Pi为馈入天线的功率，单位为W 。 天线增益、方向性系数和辐射效率的关系： (6) 半功率角
(a) 按电场定义； (b) 按功率定义
1.3 常见的天线类型
微带天线PPT教材

微带天线PPT教材

间接馈电法：与贴片无直接接触， 主要是 电磁耦合法

馈电技术直接影响到天线的阻抗特性
微带天线的设计

微带天线的主要参数
方向图、增益、波瓣宽度、 辐射电阻、损耗、效率 输入阻抗 带宽、品质因数




微带天线的设计

微带天线的主要分析方法
传输线模型法 谐振腔模型法 全波模型法即矩量法，有限元法


微带天线
尽管微带天线的研究思想可以追溯到1953年， 但是直到七十年代初期才被人们所重视。微带 天线是在微带电路出现后发展起来的一种新型 天线。从七十年代中期开始，从理论、技术到 应用对这种天线进行了大量的研究，至今势头 不减。微带天线主要用在微波、毫米波段。
微带天线的结构及微带电路

微带天线由一块厚度远 小于波长的介质板（称为 介质基片）和覆盖在它的 上、下两个面上的金属片 构成。其中，下面完全覆 盖介质板的金属片称为接 地板；上面的金属片如果 尺寸可以和波长相比拟， 则称为辐射元；如果上面 的金属是长窄带，就构成 了微带传输线
微带天线的优缺点



体积小，重量轻，低剖面， 性能多样化，不同设计的 微带元，其最大辐射方向 可以在边射到端射的范围 内调整，易于得到各种极 化方式，特殊设计的微带 天线可以再多频方式下工 作 能和有源器件、电路集成 为一个统一的组件，因此 适合大规模生产，简化了 整机的制作和调试，大大 降低了成本


相对带宽窄（高Q值）， 特别是谐振式的微带天线 损耗较大，效率较低，这 类似于微带电路，特别是 行波微带天线，在匹配负 载上有较大的损耗 单个微带天线的功率容量 较小 介质基片对性能的影响大
RFID中的微带天线
微带天线PPT

微带天线PPT

微带天线
尽管微带天线的研究思想可以追溯到1953年， 但是直到七十年代初期才被人们所重视。微带 天线是在微带电路出现后发展起来的一种新型 天线。从七十年代中期开始，从理论、技术到 应用对这种天线进行了大量的研究，至今势头 不减。微带天线主要用在微波、毫米波段。
微带天线的结构及微带电路

微带天线由一块厚度远 小于波长的介质板（称为 介质基片）和覆盖在它的 上、下两个面上的金属片 构成。其中，下面完全覆 盖介质板的金属片称为接 地板；上面的金属片如果 尺寸可以和波长相比拟， 则称为辐射元；如果上面 的金属是长窄带，就构成 了微带传输线
微带电路：是微波电路的一 种。它是一种微波信号的 传输线。类似于波导。只 是它做在印制电路板上的 带状电路。
微带天线的分类


微带贴片天线：导体贴片通常是规则形状 的面积单元 微带振子天线：它是一个窄长的条状薄片 振子 微带线型天线：它利用微带线的某种形变 来形成辐射 微带缝隙天线：它利用开在接地板上的缝 隙，由介质基片另一侧的微带线或其他馈 线对其馈电
微带天线的工作原理

微带天线的辐射机理实际上是高频的电磁泄漏。 一个微波电路如果不是被导体完全封闭，电路中 的不连续处就会产生电磁辐射。例如微带电路的 开路端， 结构尺寸的突变、折弯等不连续处也会 产生电磁辐射（泄漏）。当频率较低时， 这些部 分的电尺寸很小，因此电磁泄漏小；但随着频率 的增高，电尺寸增大，泄漏就大。再经过特殊设 计，即放大尺寸做成贴片状，并使其工作在谐振 状态。辐射就明显增强，辐射效率就大大提高， 而成为有效的天线。
间接馈电法：与贴片无直接接触， 主要是 电磁耦合法

馈电技术直接影响到天线的阻抗特性
微带天线的设计

微带天线的主要参数
11-微带天线设计

11-微带天线设计


kT0 f
图9-1 混频器热 噪声谱
m
式中 f——中频放大器频带宽度；m——混频器变频损耗；T0——环境温度， T0 = 293K。 （2）由于热噪声是均匀白色频谱，因此在镜频 fi 附近f 内的热噪声与本振 频率 fp 之差为中频，也将变换成中频噪声输出，如图 9-1 所示。这部分噪声功率 也是 kT0f／m。 （3 ）混频器内部损耗电阻热噪声以及混频器电流的散弹噪声，还有本机振 荡器所携带相位噪声都将变换成输出噪声。这部分噪声可用 Pnd 表示。 这三部分噪声功率在混频器输出端相互叠加构成混频器输出端总噪声功率 Pno


可以看出，管芯结损耗随工作频率而增加，也随 Rs 和 Cj 而增加。 表示二极管损耗的另一个参数是截止频率 fc 为
图9-2 混频管 芯等效电路
fc
通常，混频管的截止频率 fc 要足够高，希望达到 f c 10 ~ 20 f s 。比如 fc = 20fs 时，将有 rmin = 0.4dB。 根据实际经验，硅混频二极管的结损耗最低点相应的本振功率大约为 1~2mW，砷化镓混频二极 管最小结损耗相应的本振功率约为 3~5mW。
第九讲
混频器设计
1
重要性：混频器是微波集成电路接收系统中必不可少的部件。不论是 微波通信、雷达、遥控、遥感、还是侦察与电子对抗，以及许多微波 测量系统，都必须把微波信号用混频器降到中低频来进行处理。 集成电路混频器是主流：主要是因为集成式混频器体积小，性能稳定 可靠，设计技术成熟，而且结构灵活多样，可以适合各种特殊应用。 采用肖特基势垒二极管做变频元件：虽然二极管混频必不可免有变频 损耗，但是它结构简单，便于集成化，工作频带宽，可能达到几个甚 至几十个倍频程。它的噪声较低而且工作稳定，动态范围大，不容易 出现饱和。 电路结构形式：混频器有单管式混频，两管平衡式混频和多管式混频。 单管混频只用一支二极管，结构简单，成本低，但噪声高，抑制干扰 能力差，在要求不高处可以采用；平衡式混频器借助于平衡电桥可使 本机振荡器的噪声抵消，因而噪声性能得到改善，电桥又使信号与本 振之间达到良好隔离，因此平衡混频器是最普遍采用的形式；还有多 二极管的混频器，比如管堆式双平衡混频器，镜频抑制混频器等是为 特殊要求而设计的，可用于多倍频程设备、镜频能量回收或自动抑制 镜频干扰等。
第五讲微带天线

第五讲微带天线


School of Electronic Engineering
微带天线的结构和特点
School of Electronic Engineering
图1 微带天线形式
（a）微带贴片天线 （b）微带振子天线 （c）微带线性天线 （d）微带缝隙天线
EMW Propagation Engineering
EMW Propagation Engineering
School of Electronic Engineering
微带天线的结构和特点
接地板之间激励起射频电磁场，并通过贴片四周与接地 板间的缝隙向外辐射。其基片厚度与波长相比一般很小， 因而它实现了一维小型化。 导体贴片一般是规则形状的面积单元，如图2中所 示的矩形、圆形或圆环形薄片等；也可以是窄长条形的 薄片振子，此时形成的天线便称为微带振子天线，如图1 （b）所示。如果利用微带线的某种变形（如直角弯头、 弧形弯曲等）来产生辐射，便称为微带线性天线，如图1 （c）所示，这种天线大多沿线传输行波，它们又称为微 带行波天线。还可利用开在接地板上的缝隙来产生辐射， 此时由介质基片另一侧的微带线或其它馈线对其馈电。 这种单元形成的天线称为微带缝隙天线或微带开槽天线。 如图1（d）所示。 除此四种单元及其阵列之外，还有一些变形、混合 EMW Propagation Engineering 型或其它形式。
EMW Propagation Engineering
第五讲 微带天线
2012,f Electronic Engineering
微带天线的结构和特点 微带天线的传输线模型 微带天线的腔体模型 微带天线的全波设计
EMW Propagation Engineering
微带天线的结构和特点
《微带天线》天线设计32页PPT

《微带天线》天线设计32页PPT

《微带天线》天线设计
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自ຫໍສະໝຸດ 就会消 灭。— —洛克▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
32
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
《微带贴片天线讲义》课件

《微带贴片天线讲义》课件

03
提高微带贴片天线的效率可以提 高天线的辐射能力和能量利用率
。
04
PART 04
微带贴片天线的应用
无线通信系统
无线局域网（WLAN）
微带贴片天线广泛应用于无线局域网中，作为接入点（AP）和客户端（如笔记本 电脑和智能手机）的通信天线，实现高速数据传输。
蓝牙通信
蓝牙耳机和蓝牙设备中使用的微带贴片天线，用于无线传输语音和数据信号，方 便用户进行无线连接和通信。
雷达系统
车载雷达
在自动驾驶汽车中，微带贴片天线常 被用作车载雷达系统的发射和接收天 线，用于探测障碍物、车辆和行人的 位置和速度。
气象雷达
气象雷达中的微带贴片天线，能够发 射和接收微波信号，用于监测降雨、 风速、冰雹等气象信息。
卫星通信系统
卫星电视接收
微带贴片天线在卫星电视接收系统中应用广泛，用于接收来自卫星的电视信号，提供高清电视节目。
小型化和宽频带是微带贴片天线面 临的挑战之一，需要研究新型材料 和优化设计方法来实现。
高增益与低交叉极化问题
高增益
为了提高通信质量和距离，需要微带贴片天线具有较 高的增益。
低交叉极化
交叉极化会导致信号质量下降，因此需要微带贴片天 线具有较低的交叉极化。
总结
在提高增益的同时降低交叉极化是微带贴片天线的另 一个挑战，可以通过改进结构和材料来实现。
高效率与低成本问题
高效率
为了减少能量损失，微带贴片天线需要具有较高 的效率。
低成本
在满足性能要求的同时，降低微带贴片天线的制 造成本也是重要的考虑因素。
总结
高效率和低成本是微带贴片天线的第三个挑战， 可以通过优化制造工艺和采用新型材料来实现。
PART 06
微带传输线《微波技术与天线》课件典型实例

微带传输线《微波技术与天线》课件典型实例

微带传输线《微波技术与 天线》课件典型实例
• 微带传输线概述 • 微带传输线的分类 • 微带传输线的性能参数 • 微带传输线的应用实例 • 微带传输线的未来发展
01
微带传输线概述
定义与特点
定义
微带传输线是一种在介质基片上 制作的一维传输线结构，通常由 金属导带和接地板组成。
特点
具有较小的体积和重量，易于集 成到微波集成电路中，成本较低 ，适用于高频信号传输。
工作原理
电磁波在微带导带和接地板之间传播，通过导带和接地板之间的电容效应实现信号 的传输。
导带和接地板之间的电场主要集中在导带与接地板之间的狭缝中，磁场则主要集中 在导带附近。
随着频率的升高，电磁波的传播常数增大，导致相位速度减小，从而产生相位失真。
应用场景
01
02
03
微波集成电路
微带传输线广泛应用于微 波集成电路中，作为信号 传输线、元件间连接线等。
传播常数
总结词
传播常数是描述微带传输线中电磁波传播特性的参数，它由相位常数和衰减常数组成。
详细描述
传播常数是描述微带传输线中电磁波传播行为的参数，它由相位常数和衰减常数组成。 相位常数决定了电磁波在传输线中的相速度和相位移，而衰减常数则表示电磁波在传输 过程中的能量损失。传播常数是微带传输线设计中的关键参数，它影响着信号的传输距
离和信号质量。
损耗
总结词
损耗是微带传输线中信号能量损失的参数，主要包括 导体损耗、介质损耗和辐射损耗。
详细描述
损耗是微带传输线设计中必须考虑的重要参数。在信 号传输过程中，由于导体电阻、电介质损耗以及辐射 等因素，信号能量会逐渐损失。导体损耗主要是由于 传输线中导体的电阻引起的能量损失；介质损耗是由 于电介质材料的损耗引起的能量损失；而辐射损耗则 是由于传输线中电磁波向空间辐射引起的能量损失。 了解和减小这些损耗是提高微波传输系统性能的关键 。
天线原理与设计—第九章微带天线 PPT

天线原理与设计—第九章微带天线 PPT

矩形微带天线的辐射功率
缝隙辐射功率为
定义缝隙两端间有一辐射电导Gr，它所损耗的功 率等于缝的辐射功率：
于是，辐射电导
9.1 微带天线
9.1 微带天线
侧馈矩形微带天线的等效电路
9.1 微带天线
Jackson近似公式
辐射电阻 频带宽度 天线的有效高度
9.1 微带天线
有效口径
9.1 微带天线
微带天线的基本形式
微带天线阵
9.2 微带天线阵
9.3 微带行波天线
微带行波天线
用各种形状的弯曲微带线，在其终端接匹配负载， 则在线上形成行波。
微带天线
微带天线
9.1 微带天线
与普通天线相比，微带的优点： ♣剖面薄，体积小，重量轻，易共形。 ♣适合于用印刷电路技术大量生产，成本低。 ♣易于与有源器件集成，构成有源集成天线。 ♣易于实现圆极化、多频段、双极化等。
与普通天线相比，微带天线的缺点：
♣频带窄（相对带宽一般为1-5%）。 ♣辐射区只限于半个平面。 ♣有导体和介质损耗，并且激励表面波，导致辐 射效率低。 ♣功率容量较小。
单缝的辐射
单缝的等效磁流为
9.1 微带天线
单缝的辐射场为
9.1 微带天线
矩形微带天线的辐射场
以相距d=l的二元阵因子乘以单缝的辐射场，便
可以得到矩形微带天线的辐射场：
由பைடு நூலகம்式可得两个主平面的方向函数：
9.1 微带天线
取w=1cm，l=3.05cm，f=3.1GHz，计算得到的
方向图：
9.1 微带天线
9.1 微带天线
不同的微带天线结构
9.1 微带天线
矩形微带天线的基本结构：
9.1 微带天线
微带天线的辐射原理
天线原理与设计-第九章微带天线

天线原理与设计-第九章微带天线


机遇在于随着新材料、新工艺的不断 涌现，为微带天线的发展提供了更多 可能性。
感谢观看
THANKS
04
微带天线优缺点
优点
低剖面
微带天线的高度通常在毫米级，非常适合于 空间受限的应用场景。
多频段工作
通过改变贴片的形状和尺寸，微带天线可以 在多个频段上工作。
易于集成
微带天线可以方便地与微波集成电路集成在 一起，形成统一的微波系统。
易于实现圆极化
微带天线可以方便地实现圆极化，从而扩大 其应用范围。
先进的工艺技术
采用先进的工艺技术，如光刻、刻蚀等，以实现精确的贴片形状和 尺寸。
设计实例
矩形微带天线
设计一个矩形微带天线， 工作在2.4GHz频段，增 益为5dBi，波束宽度为 60度。
圆形微带天线
设计一个圆形微带天线， 工作在5GHz频段，增 益为8dBi，波束宽度为 45度。
多频带微带天线
设计一个多频带微带天 线，覆盖2.4GHz和 5GHz频段，增益为 7dBi，波束宽度为60度。
历史与发展
起源
微带天线由马可尼公司于1970年 代初研制成功，最初用于卫星通
信。
发展历程
随着微波集成电路技术的发展，微 带天线在材料、工艺和理论等方面 不断取得突破，逐渐成为天线领域 的重要分支。
未来展望
随着5G、物联网等技术的发展，微 带天线将面临更多机遇和挑战，未 来将朝着高性能、多功能、小型化、 集成化等方向发展。
极化方式决定了微带天线 信号的极化状态和稳定性。
方向性决定了微带天线信 号传输的方向和范围。
效率决定了微带天线能量 转换的效率和信号传输的 质量。
03
微带天线设计
设计流程

天线PPT课件(完整版)


磁场：
kI0l sin 1 1 jkr H j 1 e 4 r jkr
§1.2 电基本振子
对于电场：
1 1 E jA j A H j
电场：
I 0l cos 1 1 jkr Er 1 e 2 2 r jkr kI 0l sin 1 1 1 jkr E j 1 e 2 4 r jkr kr E 0
2 A k A J A j J A j
2
洛伦兹条件：
A j
1 j
A
2 A k A J
2
1 E jA jA j A
kr 1
近区场辐射功率密度：
1 1 ˆE H ˆE H Wav Re E H Re r r 2 2




2 2 1 I 0l sin ˆ I 0l sin cos ˆj Wav Re r j 0 5 2 5 2 k 4 r k 8 r
7
天线发展简史
三、1980, 超大阵列（VLA）抛物面天线（Very Large Array Steerable Parabolic Dish Antennas） 位于美国新墨西哥州（Socorro, New Mexico）的超大阵 列天线由27面直径为25米的抛物面按Y型方式排列组成，是 世界第一个射电天文望远镜。其分辨率相当于36千米跨度的 天线，而灵敏度相当于直径为130米的碟型天线。
波阻抗：
kr 1
Zw E H
固有阻抗：
120 377

微带天线PPT课件

电等 ? 附加阻抗匹配网络 ? 其它途径
南京理工大学毫米波技术研究室
微带天线理论与应用
微带天线宽频带技术-基本途径
? 降低等效谐振电路 Q值：增大h,降低介电常数 ? 加厚基片是展宽微带天线频带的有效手段，但基
微带天线理论与应用
微带天线馈电技术
在微带天线的设计中，选择合适的馈电方式 [1]，对 实现所设计的天线性能至关重要。对微带天线进行 馈电的两种基本方式是：（ 1）用微带线馈电；（ 2） 用同轴线馈电。若按馈电技术分类，可概括为 4种 基本技术，包括边沿馈电、探针馈电、口径耦合及 临近耦合。
南京理工大学毫米波技术研究室
南京理工大学毫米波技术研究室
微带天线理论与应用
教材
教材： ? 方大纲著，天线理论与微带天线，科学出版社，2006年 ? 钟顺时著， 微带天线理论与应用， 西安电子科技大学出版社， 1991年
参考资料： 1. 张钧著，微带天线理论与工程，国防工业出版社，1988年 2. (加) 鲍尔,I.J., (加) 布哈蒂亚,P.著，微带天线，电子工业出版社， 1984
南京理工大学毫米波技术研究室
微带天线理论与应用
微带天线的空腔模型-等效电路
南京理工大学毫米波技术研究室
微带天线理论与应用
微带天线的空腔模型-带宽、效率和方向系数
南京理工大学毫米波技术研究室
微带天线理论与应用
微带天线的设计过程
1、选择基片
南京理工大学毫米波技术研究室
微带天线理论与应用
微带天线的设计过程
无线通信系统中, 将来自发射机的导波能量转变为无线电波, 或 者将无线电波转换为导波能量, 用来辐射和接收无线电波的装臵
称为天线。
南京理工大学毫米波技术研究室

【精品课件教案ppt】 实验矩形微带天线的设计PPT47页

【精品课件教案ppt】 实验矩形微带 天线的设计
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
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显然，即辐射电阻越大，天线的辐射能力越强。
由上述定义得辐射电阻与辐射功率的关系为
P
1 2
I
Байду номын сангаас2 m
R
仿照引入辐射电阻的办法，损耗电阻 R1为
R1
2 P1
I
2 m
将上述两式代入效率公式，得天线效率为
即辐射电阻为
R
2 P
I
2 m
A
R R R1
1 1 R1
R
可 见 ， 要 提 高 天 线 效 率 ， 应 尽 可 能 提 高 R， 降 低 R1。
描述天线特性的主要参数
3
与天线方向性有关参数：方向性函数或方向图
离开天线一定距离处，描述天线辐射的电磁场强度在空间的相
对分布的数学表达式，称为天线的方向性函数；
把方向性函数用图形表示出来，就是方向图。
最大辐射波束通常称为方向图的主瓣。主瓣旁边的几个小的波
束叫旁瓣。
为了方便对各种天线的方向图进行比较，就需要规定一些表示
在天线很多应用场合，远区场 的假设都是成立的。远区场假 设为我们分析研究天线辐射的 场带来很大方便。这里所谓很 远很远都是以波长来计量的。
微带天线的优缺点及应用 9
同常规的微波天线相比，微带天线具有一些优点。因而，在大约从 100MHz到50GHz的宽频带上获得了大量的应用。与通常的微波天线 相比，微带天线的一些主要优点是： 重量轻、体积小、剖面薄的平面结构，可以做成共形天线； 制造成本低，易于大量生产； 可以做得很薄，因此，不扰动装载的宇宙飞船的空气动力学性能； 无需作大的变动，天线就能很容易地装在导弹、火箭和卫星上； 天线的散射截面较小； 稍稍改变馈电位置就可以获得线极化和圆极化（左旋和右旋）； 比较容易制成双频率工作的天线； 不需要背腔； 微带天线适合于组合式设计（固体器件，如振荡器、放大器、可变衰 减器、开关、调制器、混频器、移相器等可以直接加到天线基片上）； 馈线和匹配网络可以和天线结构同时制作。
布。这种情况下天线增益与天线方向性相等。
G
GD
4 B
理
想
天
线
的
辐
射
波
束
立
体
角
B
及 波 束 宽 度 B
波束宽度与旁瓣电平
5
实际天线的辐射功率有时并不限制在一个波束中，在
一个波束内也非均匀分布。在波束中心辐射强度最大，
偏离波束中心，辐射强度减小。辐射强度减小到3db时
的立体角即定义为B。波束宽度B与立体角B关系为
第三讲 微带天线设计
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本讲座关于微带天线设计理论取自“微带天线”（美 I.J.P.布哈蒂亚著，梁联倬等译，1985年电子工业出版 社），虽然最新资料没有反映，但基本概念仍是有用 的。国内也有几本微带天线的书，很多内容也取自鲍 尔的著作，故本讲座关于微带天线设计理论部分就参 考鲍尔一书。至于本讲座后面推荐的微带天线设计软 件是否用了鲍尔的有关公式，我们并不十分关心，比 如Sonnet软件依据的是矩量法。不同的设计软件有不同 的特色，所依据的设计公式、方法有差别，有兴趣的 读者最好参阅相关的文献。
极化特性、频带宽度与输入阻抗 7
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。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。
输入阻抗与电压驻波比：
天线的输入阻抗等于传输线的特性阻抗，才能使天线获得最大 功率。
B
4
2 B
旁瓣电平
旁瓣电平是指主瓣最近且电平最高的
第一旁瓣电平，一般以分贝表示。方向图的旁瓣区一 般是不需要辐射的区域，其电平应尽可能的低。
天线效率与辐射电阻
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天线效率A 定义为，
A
P Pi
P P P1
式 中 ， Pi为 输 入 功 率 ； P1 为 欧 姆 损 耗 ； P为 辐 射 功 率 天 线 的 辐 射 电 阻 R 用 来 度 量 天 线 辐 射 功 率 的 能 力 ，它 是 一 个 虚 拟 的 量 ，定 义 如 下 ： 设 有 一 个 电 阻 R， 当 通 过 它 的 电 流 等 于 天 线 上 的 最 大 电 流 时 ， 其 损 耗 的 功 率 就 等 于辐射功率。
天线的互易性与远区场定义 8
多数天线具有互易性，即天线在发射模式和接收模式具有相同 的方向性。
如果一给定天线工作在发射模式，A方向辐射电磁波的能力比B 方向强100倍，那末该天线工作于接收模式时，接收A方向辐射 来的电磁波灵敏度比B方向也强100倍。
本章以后讨论的天线都是互易的。
如果所观测点离开波源很远、很远，波源可近似为点源。从点 源辐射的波其波阵面是球面。因为观测点离开点源很远很远， 在观察者所在的局部区域，其波阵面可近似为平面，当作平面 波处理。符合这一条件的场通常称为远区场。
方向图特性的参数，这些参数有：天线增益G（或方向性GD）、
波束宽度（或主瓣宽度）、旁瓣电平等。
b
2．天线效率
3．极化特性
4．频带宽度
5．输入阻抗
图8-3
天线增益G与方向性GD
4
天线增益是在波阵面某一给定方向天线辐射强度的量度，它是被研究天线在最大辐射方向的辐
射强度与被研究天线具有同等输入功率的各向同性天线在同一点所产生的最大辐射强度之比
天线举例
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天线大体可分为线天线和口径天线两类。
移动通信用的VHF、UHF天线，大多是以对称振子为基础而发展的各种型式 的线天线，卫星地面站接收卫星信号大多用抛物面天线（口径天线）。
天线的特征与天线的形状、大小及构成材料有关。天线的大小一般以天线发 射或接收电磁波的波长来计量。因为工作于波长 = 2m的长为1m的偶极子 天线的辐射特性与工作于波长 = 2cm的长为1cm的偶极子天线是相同的。
当天线工作频率偏离设计频率时，天线与传输线的匹配变坏， 致使传输线上电压驻波比增大，天线效率降低。因此在实际应 用中，还引入电压驻波比参数，并且驻波比不能大于某一规定 值。
天线的电参数都与频率有关，当工作频率偏离设计频率时，往 往要引起天线参数的变化。当工作频率变化时，天线的有关电 参数不应超出规定的范围，这一频率范围称为频带宽度，简称 为天线的带宽。
单位立体角最大辐射功 率
G
馈入天线总功率
4
天线方向性 GD 与天线增益 G 类似但与天线增益定义略有不同。
单位立体角最大辐射功 率
GD
总的辐射功率
4
因为天线总有损耗，天线辐射功率比馈入功率总要小一些，所以天线增益总要比天线方向性小
一些。 理 想 天 线 能 把 全 部 馈 入 天 线 的 功 率 限 制 在 某 一 立 体 角 B 内 辐 射 出 去 ， 且 在 B 立 体 角 内 均 匀 分