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1、典型电子系统的射频/微波部分BPUBPU~×PA~×LNA发射部分接收部分天线形式1形式改变传输线的形式，使在其中传输的电磁波向空间辐射，即可得到各种天线1双线演变天线传输双线振子天线螺旋天线天线形式22同轴演变天线同轴线单极天线螺旋天线天线形式33波导演变天线波导传输线波导喇叭天线天线形式44微带演变天线微带线微带矩形天线微带圆形天线微带天线优点1体积小，轻便2共面性好3前置电路与天线可制作在同一块基板上4可大量生产，价格低微带天线参数工作频率辐射方向图输入阻抗工作带宽微带天线参数工作频率由谐振腔理论可
2、得如图矩形天线频率为:取基模TM100(a>b)为工作模式时，m=1，n=0考虑到微带厚度t的影响，实际宽度取值为：微带矩形天线abhxyz微带天线参数工作频率矩形TM100模内部电磁场分布abzxhyEH电场Ez分布电场Ex分布馈电点aabb微带天线参数辐射方向图微带天线辐射机理内部电磁场及等效辐射磁流abxyxy微带圆形天线ahxyz微带矩形天线abhxyz一个实际的微带天线宽度bW长度aL在实际工程中,对于TM100模式常将辐射边描述为宽度W,非辐射边称为长度L微带天线参数辐射方向图微带天线辐射场计
3、算公式将微带天线等效成两条磁流模型，可得到天线工作在TM100模时的辐射场表达式为：其中，V0为等效缝隙电压考虑介质和接地板的影响，有微带天线参数辐射方向图微带天线远场方向图远场辐射图,天线增益为7.411dB微带天线参数微带天线输入阻抗天线的输入阻抗，带宽及增益是与其他电路设计密切相关的三个参量考虑高次模的同轴背馈天线输入阻抗计算完整公式如下:其中δm0=1(m=0),δm0=0(m≠0);wp=e3/2a0(a0:馈电同轴芯线半径);ke2=k2(1-j/Q);x0,y0分别表示馈电点到W和L边的距离
4、，如右图所示x0y0微带天线参数输入阻抗输入阻抗计算例由公式得到h=1.45mm,εr=4.25,L=29.9mm,W=38.6mm微带天线的输入阻抗曲线如下:6.8mmW/2微带天线参数输入阻抗输入阻抗测量例按参数h=1.45mm,εr=4.25,L=29mm,W=38.6mm所制作微带天线输入阻抗测量图如下:7.5mmW/2微带天线参数输入阻抗输入阻抗经验公式实际工程中常根据下面经验公式确定天线输入阻抗为天线的品质因数Q由天线的辐射损耗，导体损耗，介质损耗及表面波损耗决定。影响Q的近似公式为：微带天线
5、参数输入阻抗输入阻抗经验公式由经验公式得到的输入阻抗随馈点位置的变化曲线如下图所示:Xf微带天线参数微带天线带宽微带天线的方向图带宽较宽，其工作带宽只要受阻抗带宽的限制。若天线在中心频率点与馈线阻抗匹配，则其电压驻波比不大于ρ的相对带宽为：一般要求电压驻波比不大于2，此时相对带宽为微带天线参数天线带宽天线Q值测量只要计算出天线Q值,天线带宽由上面公式即可得到,但实际工程发现计算值与测量值相差较大,天线最终Q值往往由测量得到.将天线视为谐振负载,则其归一化输入导纳为:此时天线的净吸收功率为若净吸收功率为最大
6、时一半,则故
7、b
8、=g微带天线参数天线带宽用圆图测量天线Q值在smith圆图上表示的
9、b
10、=g的曲线即是Q=1的等Q圆,如图所示.微带天线参数天线带宽用圆图测量天线Q值当测得天线在谐振频率附近的响应轨迹后，轨迹与上下圆弧的交点频率差即是半功率带宽可得天线Q值为Q=f0/(f2-f1)微带天线参数天线带宽用圆图测量天线Q值由于馈线会引入电抗,天线阻抗响应轨迹会上下不对称，此时需要消除馈线所引入的电抗微带天线参数微带天线增益天线的增益是整个系统增益的一部分。天线效率乘方向性系数即得增益天线效率η＝Pr/P=Q
11、/Qr微带天线的工作模式不同，其方向性系数不同，对于常用的基模，其方向性系数为D＝2/(15Gr)(be/λ0)2Gr=1/45(be/λ0)2b<0.35λ0Gr=1/60(be/λ0)–1/(30π2)0.35λ0≤b≤2λ0Gr=1/60(be/λ0)2λ0≤b微带天线的增益一般在5-7dB，最高可达9dB左右.微带天线参数天线增益微带天线阵为提高天线的增益,组阵是常用手段。微带阵列理论技术已发展成熟,在卫星通信天线中得到广泛应用微带天线圆极化技术在实际工程中,要求天线辐射圆极化波,对于两种基本辐射
12、单元采用下面馈电方式即可实现圆极化辐射.λ/4λ/4方形圆形贴片天线有两个馈电点,馈电点在贴片内部激发出两个正交共振模式,若使馈电相位相差90度,则贴片天线辐射圆极化波.微带天线圆极化技术两点馈电贴片天线的方向图带宽较窄,为克服此缺陷,发明了单点馈电圆极化贴片天线.单点馈电时,将方形贴片对角切去一部分,贴片内部就会产生正交共振模,选择适当的贴片所切部分面积大小,就会两正交共振模相位相差90度,从而实现圆极化辐射.微带天线圆极化
