第六章缝隙天线与微带天线.

微带缝隙天线原理微带缝隙天线是一种常见的天线结构，常用于微波通信和无线通信系统中。

它是一种紧凑、低剖面的天线设计，具有优异的性能和灵活的安装方式。

本文将从原理、结构和应用三个方面介绍微带缝隙天线。

一、原理微带缝隙天线的原理基于微带线的共振效应和辐射效应。

它由一块导电衬底、一层介质材料和一条导电缝隙构成。

当微带线处于共振状态时，导电缝隙处会产生电流分布，进而产生电磁波辐射。

微带缝隙天线的工作频率取决于导电缝隙的长度和宽度，并且可以通过调整这些参数来满足不同频段的通信需求。

二、结构微带缝隙天线的结构相对简单，一般由导电衬底、介质材料和导电缝隙组成。

导电衬底一般采用金属材料，如铜或铝，用于提供天线的支撑和导电功能。

介质材料一般采用绝缘材料，如FR4或聚酰亚胺，用于隔离导电衬底和导电缝隙，并提供电磁场的传输介质。

导电缝隙是微带缝隙天线的关键部分，它的长度和宽度直接影响天线的工作频率和辐射特性。

三、应用微带缝隙天线广泛应用于无线通信系统中，包括手机、无线局域网、卫星通信等。

由于微带缝隙天线具有紧凑、低剖面的特点，适合于集成在小型设备中。

此外，它的工作频率范围广泛，可以满足不同频段的通信需求。

另外，微带缝隙天线还具有较好的辐射特性和阻抗匹配能力，能够提供稳定的信号传输和接收性能。

总结微带缝隙天线是一种紧凑、低剖面的天线设计，具有优异的性能和灵活的安装方式。

它的原理基于微带线的共振效应和辐射效应，结构简单，由导电衬底、介质材料和导电缝隙组成。

微带缝隙天线广泛应用于无线通信系统中，适用于手机、无线局域网、卫星通信等领域。

通过调整导电缝隙的参数，可以实现不同频段的通信需求。

微带缝隙天线的应用将进一步推动无线通信技术的发展，为人们的通信需求提供更好的解决方案。

第六章缝隙天线与微带天线§6.1 缝隙天线缝隙天线：开在波导或谐振腔上缝隙，用以辐射或接收电磁波。

6.1.1 理想缝隙天线理想缝隙天线：开在无限大、无限薄的理想导体平面上的直线缝隙，用同轴传输线激励。

For personal use only in study and research; not for commercial useFor personal use only in study and research; not for commercial use假设位于yoz 平面上的无限大理想导体平面上开有宽度为ω（λω<<）、长度2/2λ=l 的缝隙。

缝隙被激励后，只存在垂直于长边的切向电场，并对缝隙的中点呈对称驻波分布，其表达示为：()()[]y m ez l k E z E ˆsin --=m E ---缝隙中间波腹处的场强值。

缝隙相当于一个磁流源，由电场分布可得到等效磁流密度为：()[]()[]⎩⎨⎧<-->-=⨯-==0,ˆsin 0,ˆsin ˆ0x e z l k E x ez l k E E nJ z m z m z m等效磁流强度为：()[]()[]⎩⎨⎧<-->-=⋅=⎰0,sin 20,sin 2x z l k E x z l k E l d E I m m l m ωω 也就是说，缝隙可等效成沿Z 轴放置的、与缝隙等长的线状磁对称阵子。

根据对偶原理，磁对称阵子的辐射场可由电对称阵子的辐射场对偶得出。

对于电对称阵子，电流分布为：)(sin )(z l k I z I -=辐射场表达式：θθθsin )cos()cos cos(60kl kl r Ie j E jkr -=- ()()ϑϑπϕsin cos cos cos 2kl kl r Ie j H jkr -=- 由此得到0>x 半空间，磁对称阵子的辐射场为：()()ϑϑπωϕsin cos cos cos kl kl r e E j E jkr m m--=- ()ϑϑμεπωθsin cos cos cos klkl re E jH jkrm m-=- 在0<x 的半空间，电场和磁场的符号与上式相反。

微带天线的定义：在有金属接地板的介质基片上沉积或贴附所需形状金属条、片构成的微波天线。

它利用微带线或同轴线馈线馈电，在导体贴片与接地板之间激励器射频电磁场，并通过贴片四周与接地板间的缝隙向外辐射。

因此，微带天线也可以看作为一种缝隙天线。

通常介质基片的厚度与波长相比是很小的，因而它实现了一维小型化，属于电小天线的一类。

微带天线的结构：微带天线是由一块厚度远小于波长的介质板（称为介质基片）和（用印刷电路或微波集成技术）覆盖在它的两面上的金属片构成。

其中一片金属片完全覆盖介质板的一面，称为接地板，另一金属板的尺寸可以和波长相比拟，称为辐射元，辐射元的形状可以是方形、矩形、圆形、椭圆形等等。

微带天线的分类：（1）微带贴片天线导体贴片一般是规则形状的面积单元，如矩形、圆形或或圆形薄片等。

（2）微带振子天线天线同微带贴片天线相似，贴片是窄长条形的薄片振子（偶极子）。

（3）微带线型天线利用微带的某种形变（如弯曲、直角弯头等）来形成辐射。

（4）微带缝隙天线利用开在地板上的缝隙，由介质基片另一侧的微带线或其他馈线（如槽线）对其馈电。

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之为直接馈电法，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。

微带天线工作原理——辐射机理：贴片尺寸为a ×b,介质基片厚度为h 。

微带贴片可看作为宽a 长b 的一段微带传输线，其终端（a 边）处因为呈现开路，将形成电压波腹。

一般取b ≈m λ/2 ，m λ 为微带线上波长。

于是另一端（a 边）处也呈电压波腹。

电场可近似表达为（设沿贴片宽度和基片厚度方向电场无变化） E z =0E )b /(cos x π 天线的辐射由贴片四周与接地板间的窄缝形成。

微带缝隙天线原理微带缝隙天线是一种新型的天线结构，它是由一块金属板和一个介质基板组成的。

在金属板上开一个缝隙，形成一个微带线，然后在微带线的两端接上馈线，就形成了微带缝隙天线。

微带缝隙天线具有体积小、重量轻、易于制造、频率可调、辐射方向可控等优点，因此在通信、雷达、卫星通信等领域得到了广泛应用。

微带缝隙天线的原理是利用微带线的谐振特性来实现天线的辐射。

当微带线的长度等于1/2波长时，微带线会产生谐振，从而形成一个谐振腔。

当馈线向微带线输入电磁波时，电磁波会在谐振腔内反复反射，从而形成了一种谐振模式。

这种谐振模式会在微带线的缝隙处辐射出去，形成天线的辐射场。

微带缝隙天线的辐射特性与微带线的长度、宽度、厚度、介质常数、缝隙的位置和大小等因素有关。

通过调整这些因素，可以实现微带缝隙天线的频率可调和辐射方向可控。

例如，当微带线的长度增加时，天线的工作频率会降低；当微带线的宽度增加时，天线的辐射方向会向水平方向偏移。

微带缝隙天线的制造方法主要有两种：印刷电路板法和微电子加工法。

印刷电路板法是将微带线和馈线印刷在介质基板上，然后通过化学腐蚀或机械加工的方式制作出缝隙。

微电子加工法是利用微电子加工技术在介质基板上制作出微带线和缝隙，然后再将馈线连接上去。

这两种方法都具有制造简单、成本低廉的优点。

总之，微带缝隙天线是一种体积小、重量轻、易于制造、频率可调、辐射方向可控的新型天线结构。

它的原理是利用微带线的谐振特性来实现天线的辐射。

通过调整微带线的长度、宽度、厚度、介质常数、缝隙的位置和大小等因素，可以实现微带缝隙天线的频率可调和辐射方向可控。

微带缝隙天线的制造方法主要有印刷电路板法和微电子加工法。