微带天线的概念首先是由Deschamps 于1953年提出来的。它是在一块厚度远小于工作波长的介质基片的一面上敷以金属辐射片,另一面上全部敷以金属薄层作接地板而成的。辐射片可以根据不同的要求设计成各种形状。微带天线具有质量轻、体积小和易于制造等优点。
As shown below👇
天线原理
微带天线的辐射机理可以用图来进行简单的说明。对于如图所示的矩形贴片微带天线,从理论上来讲,可以采用传输线模型来分析其性能。
假设辐射贴片的长度近似为半波长,宽度为w,介质基片的厚度为h,工作波长为λ。
我们可以将辐射贴片、介质基片和接地板视为一段长度为λ/2的低阻抗微带传输线,并在传输线的两端断开形成开路。由于介质基片的厚度h实入,故电场沿着厚度h方向基本没有变化。在最简单的情况下,我们可以假设电场沿着宽度n方向也没有变化。那么,在只考虑主模激励(TM,模)的情况下,传输线的场结构如图所示,辐射基本上可以认为是由辐射贴片开路边的边缘引起的。在两开路端的电场可以分解为相对于接地板的垂直分量和水平分量。由于辐射贴片长度约为半个波长,因此两垂直分量电场方向相反,水平分量电场方向相同。所以,两开路端的水平分量电场可以等效为无限大平面上同相激励的两个缝隙,缝隙的宽度为△L(近似等于基片厚度h),长度为1,两缝隙相距为半波长,缝隙的电场沿着w方向均匀分布,电场方向垂直于w方向。
贴片天线的工作频率由长度L确定。中心频率将 近似由下式给出
归一化辐射方向图为 近似由下式给出:
辐射性能
天线的方向图如下
贴片天线的方向性约为 5-7 dB。这些场是线性极化的。
微带天线因其独特的优势被广泛应用于多个领域,包括卫星通信、导航遥测遥控、武器引信、医疗器件等。随着技术的不断发展,微带天线的应用场合还将继续增多。微带天线可以按照不同的方式进行分类,如按照结构特点分为微带贴片天线、微带缝隙天线以及微带天线阵;按形状分类有圆形、矩形、环形微带天线等;按工作原理分类可以分为谐振型(驻波型)和非谐振型(行波型)微带天线。
微带天线技术,这一趋势可能会继续研究下去,因为微带天线的特点使它们从系统的角度来看非常有吸引力。导致这种情形的不是基本的微带天线的电气特性,而是它的机械和制造特性,如低成本、轻质、易共形和易于与MIC的集成。