南京理工大学毫米波技术研究室
微带天线理论与应用
微带天线的性能定义
a）工作频段：XXXX MHz～XXXXMHz； b）口径尺寸：XX mm * XX mm c）水平面方向（阵面法线方向）： 波束宽度：≥5.5°； 副瓣电平：≤-18dB； d）垂直面方向： 波束宽度：≥30°； e）天线增益（阵面法线方向）： ≥19dB； f）极化方向：垂直； g）驻波比： ≤1.8； h）波束覆盖范围：±20°。
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天线的发展
赫兹
马可尼
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微带天线的发展
利用微带线的辐射来制成微带微波天线的概念最早由德尚 (G.A.Deschamps) 教授在 1953 年提出 [1] ，在 1955 年由法国 Gutton[2] 和 Baissinot[3] 发表了专利。微带天线是一种随系统对天线的要求 而发展起来的典型的低剖面、平板结构的天线，但是因为没有较 好的微波介质材料，所以在随后的近20年里对此只有零星的研究， 当时人们只是把微带结构作为波导元器件的一种小、薄、轻又低 廉的替代品。70 年代期间，由于获得了具有低损耗正切特性和有 吸引力的热特性及机械特性的良好基片，改进的照相平板印刷技 术和更好的理论模型，使微带天线取得突破性进展。最早的微带 天线是Howell和Munson在二十世纪七十年代初期研制成的。之后， 世界各国的研究人员对微带天线的贴片形状、馈电技术、基板构 造和阵列排列等方面作了大量的研究，微带天线无论在理论与应 用的深度上和广度上都获得了进一步的发展。
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微带天线的优点
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微带天线的优缺点
微带天线以其重量轻、体积小、成本低、共形结构、以及与集 成电路兼容等优点，成为天线家族中充满生命力的一个分支， 最适宜于航空和车载应用。如今，这种新型天线技术已日趋成 熟，其应用正在与日俱增。 早期微带天线具有频带窄、极化纯度差、寄生馈电辐射大、功 率容量有限等不足。因此微带天线的大部分研究工作都是为了 克服这些缺点，以便满足系统对天线愈来愈苛刻的要求。这些 工作所取得的进展使得微带天线的发展和应用前景变得更为广 阔。
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微带天线的传输线模型
该模型将矩形微带贴片看成沿横向L没化变化的传输线谐振 器。场沿纵向呈驻波变化，辐射由两开路端的边缘场产生
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微带天线的空腔模型
该理论基于薄微带天线的假设，而将微带贴片与接地板之间的空 间看成是四周为磁壁、上下为电壁的谐振空腔。天线辐射场由空 腔四周的等效磁流来得出，天线输入阻抗可根据空腔内场和馈源 的边界条件来求得。
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绪论
通信的目的是传递信息, 根据传递信息的途径不同, 可将通信系 统大致分为两大类:
一类是在相互联系的网络中用各种传输线来传递信息, 即 所谓的有线通信, 如电话、计算机局域网等有线通信系统;
另一类是依靠电磁辐射通过无线电波来传递信息, 即所谓 的无线通信, 如电视、 广播、 雷达、 导航、卫星等无线 通信系统。 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。
微带天线理论与技术
教师 王昊
电子工程与光电技术学院 南京理工大学
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内容提要
1 微带天线基本理论 *#（8学时）
2 微带天线的元技术 （8学时） 3 有效利用商用软件进行微带天线的设计 *#（8学时）
4 微带阵列天线 #（8学时）
5微带天线近场测量与近场诊断 ★（6学时） 6 微带天线制造技术 （4学时）
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微带线的特性
当频率较高时，微带宽度W和高度h与波长可相比拟时，微 带中可能出现波导型横向谐振模。最低模为TE10
微带中还存在着表面波，最低次TM型表面波的截止频率无 下限，而最低次TE型表面波的截止波长为 上述的波导模和表面波模称为微带的高次模。为抑制高次模 的出现。微带尺寸的选择需要满足以下的条件
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微带天线的工作原理
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微带天线的分析方法 传输线模型 腔模型 分析 有限差分+匹配边界(理想匹配等效) 积分方程 矩量法 有限元
方法
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微带线的特性
微带线是一种开放的线路。 它的场空间是由两个不同介 电常数的区域构成。我们知 道，只有填充均匀媒质的传 输线才能传输单一的纯横向 场（TEM）。现在存在空气 与介质分界面，存在着混合 模，只有当基片厚度远小于 工作波长时，能量大部分都 集中在导体带下面的介质基 片内时，称为准TEM模。
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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
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微带天线的空腔模型
(1)TMmn模的磁流沿X方向有m个 零点，沿Y方向有n个零点。 (2)两个相邻零点的间隔为λm/2。 (3)每经过一个零点，Ms便改变方 向 (4)贴片四角处MS为最大值
辐射特性
极化特性 阻抗特性 扫描特性
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微带天线的结构
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微带天线的结构
A.贴片型
B.振子型
C.微带线型
D….
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微带天线的工作原理