2019-04-22 展宽微带天线的方法

微带贴片天线是一种谐振式天线,它可以等效为一个高品质因素的谐振电路，微带天线的窄带特性是由值较高造成的,即存储于天线中的能量比向外辐射的能量和损耗的能量要大的多。因此,展宽微带贴片天线带宽的基本途径是降低等效谐振电路的值。具体方法包括：

一、改变贴片形状

将传统的矩形、圆形贴片天线的贴片分别改为矩形环阵、圆环，通过贴片形状的变化,使得天线等效谐振电路的值降低,贴片和地面之间储存的能量减少，向外辐射的能量增加,从而使天线获得更大的带宽。

二、贴片开槽

在矩形贴片中挖去一个型槽孔，使天线上的电流分布不同于常规的矩形贴片天线。电流路径长度的增加，使天线产生一个比常规矩形贴片谐振频率较低的谐振点，从而扩展了天线的带宽。通过这种方法，可以将天线的带宽成提高至，在圆形贴片和三角形贴片中挖去槽孔也有同样的效果。

三、阻抗匹配法

改善天线阻抗带宽的最直接方法是在天线输入端引入匹配网络。一般的微带天线使用微带或探针馈电,当介质基片较厚时，输入阻抗的电感性增加，为了抵消输入电感，可以在馈电电路中串入电容性元件。通过匹配网络法可以得到近30%的带宽提升。

四、增加寄生单元

通过引入寄生贴片单元增加谐振点，利用类似交错调谐的方法，使其位于原先的谐振频率附近，以此拓宽天线的工作频带。常用的寄生贴片单元为2~5个，每一个贴片的大小尺寸不同因而其谐振频率也不同，通常只有中心的贴片单元是直接馈电，其他的贴片则通过不同的藕合方式实现馈电，如辐射边祸合、非辐射边祸合、四边祸合等。这种增加寄生单元的方法，可以将微带天线的相对带宽拓展至25%以上，是目前改善微带天线阻抗带宽最常用的方法。这种方法的缺点是使天线的面积增加，在具体应用上会有较大限制，此外由于增加的寄生贴片在结构上往往不对称，导致天线工作频带内的辐射方向图稳定性较差。

五、多层祸合馈电

为了使微带天线在拓展频带的同时，保持其原先的大小，提出了多层祸合馈电的方法。多层祸合馈电的方式有两种，第一种结构通过多层贴片间的藕合提高带宽，天线底层为接地面,接地面上层为同轴馈电的有源贴片，有源贴片上面为寄生贴片，相邻两层金属贴片之间为介质基片，这种方法可获得30%以上的相对带宽。另一种结构采用孔径缝隙祸合的方式，微带线通过孔径，将能量祸合给另外一面的贴片。通过调整孔径两侧介质基片的介电常数和优化孔径的大小来获得最佳的带宽，最高可达以上。多层祸合馈电的微带天线，不增加天线的面积，且具有比较稳定的辐射方向图，缺点是增加了天线的厚度。