中心議題：

• 微帶天線的設計

解決方案：

• 雙層微帶天線的結構
• 雙層微帶天線的理論分析
• 雙層微帶天線的尺寸參數

微帶天線是在帶有導體接地板的介質基片上附加導體貼片而構成的天線，采用微帶線或者同軸探針duitiepianjinxingkuidian，zaitiepianhejiedibanzhijianjiliqidiancichang，tongguotiepianyufengxixiangwaifushe。youyuweidaitianxianjuyoutijixiao
，poumiandi

，zhongliangqing，yikuidianyijiyiyuzaitigongxinganzhuangdengyoudian
，erguangfanyingyongyucelianghetongxungegelingyu。

但是，由於微帶天線是一種諧振式天線，高Q特性也就決定了其輸入阻抗對頻率變化很敏感，導致了貼片天線的頻帶較窄(一般頻帶的相對帶寬隻有2％～5％)。對dui於yu工gong作zuo在zai北bei鬥dou頻pin段duan的de微wei帶dai天tian線xian而er言yan，由you於yu帶dai寬kuan較jiao窄zhai，所suo以yi對dui工gong作zuo頻pin點dian的de準zhun確que性xing有you很hen高gao的de要yao求qiu，外wai界jie環huan境jing的de微wei小xiao變bian化hua都dou有you可ke能neng使shi得de頻pin點dian發fa生sheng漂piao移yi，導dao致zhi天tian線xian無wu法fa正zheng常chang工gong作zuo，為wei了le解jie決jue這zhe個ge問wen題ti，可ke以yi擴kuo寬kuan微wei帶dai天tian線xian在zai頻pin點dian周zhou圍wei的de頻pin帶dai

，這zhe樣yang即ji使shi發fa生sheng了le頻pin點dian漂piao移yi
，天tian線xian的de工gong作zuo頻pin點dian依yi然ran可ke以yi保bao持chi在zai天tian線xian的de工gong作zuo帶dai寬kuan範fan圍wei內nei。

針對擴寬微帶天線的頻帶問題，已經有了很多設計方法：增加介質基板的厚度，但這樣會引入表麵波損耗；減小介質的相對介電常數，但是會使基板的尺寸加大；增加寄生單元，同樣會使基板的麵積加大
；增加阻抗匹配網絡；縫隙耦合饋電；采(cai)用(yong)多(duo)層(ceng)結(jie)構(gou)等(deng)。本(ben)文(wen)采(cai)用(yong)在(zai)雙(shuang)層(ceng)貼(tie)片(pian)間(jian)加(jia)入(ru)空(kong)氣(qi)層(ceng)的(de)結(jie)構(gou)

，利(li)用(yong)兩(liang)個(ge)貼(tie)片(pian)之(zhi)間(jian)的(de)相(xiang)互(hu)耦(ou)合(he)作(zuo)用(yong)
，產(chan)生(sheng)兩(liang)個(ge)相(xiang)近(jin)的(de)諧(xie)振(zhen)頻(pin)率(lv)點(dian)，從(cong)而(er)達(da)到(dao)增(zeng)加(jia)微(wei)帶(dai)天(tian)線(xian)頻(pin)帶(dai)寬(kuan)度(du)的(de)目(mu)的(de)。下(xia)麵(mian)對(dui)該(gai)微(wei)帶(dai)天(tian)線(xian)結(jie)構(gou)、理論和仿真結構進行論述，並在最後給出了結論。

微帶天線的設計

1．1雙層微帶天線的結構微帶天線的結構如圖1所suo示shi

，與yu傳chuan統tong微wei帶dai天tian線xian采cai用yong同tong軸zhou探tan針zhen對dui貼tie片pian進jin行xing饋kui電dian不bu同tong，本ben文wen采cai用yong了le正zheng交jiao微wei帶dai線xian對dui貼tie片pian進jin行xing饋kui電dian，這zhe樣yang既ji可ke以yi避bi免mian因yin為wei同tong軸zhou探tan針zhen的de使shi用yong而er引yin入ru電dian感gan，對dui天tian線xian的de阻zu抗kang匹pi配pei帶dai來lai不bu便bian
，也ye可ke以yi簡jian單dan地di實shi現xian天tian線xian的de圓yuan極ji化hua功gong能neng。兩liang條tiao正zheng交jiao微wei帶dai線xian的de寬kuan度du相xiang同tong，均jun為weiW1。此外，從圖中可以看到
，在兩個貼片之間加入了空氣層
，使其起到降低介電常數的作用
，從而達到增加頻帶寬度的目的。

1．2雙層微帶天線的理論分析具體的推導步驟如下
，假設下層貼片的諧振頻率為f01，邊長為Le1，上層貼片的諧振頻率為f02，邊長為Le2
，有：
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1．3雙層微帶天線的尺寸參數本文采用的基板是TACNIC公司的介質基板，ε1=2．65，h=O．5mm。其中
，上貼片L2=95mm，下貼片L1=70mm
；底層介質基板的厚度為h1=1mm，中間空氣層的厚度為h2=13mm，介電常數為ε2=1．0(也可以采用介電常數接近於1的泡沫材料代替空氣層
，本文選擇用空氣層來達到降低有效介電常數的目的)。

經過多次仿真實驗，發現當W1=6．4mm時，微帶天線可以得到較好的阻抗匹配。1．4雙層微帶天線的仿真結果與分析根據上述各個參量值，采用Ansoft公司的HFSS對本文所設計的微帶天線進行了仿真，仿真結果如下：圖2給出了S11≤-10dB時的微帶天線的頻帶展寬情況，圖3則給出了VSWR≤2時
，微帶天線的頻帶展寬情況。


從圖2，圖3中可以看出
，微帶天線的工作頻帶在1．206～1．346GHz之間
，中心頻率為1．276GHz，與北鬥頻點1．268GHz相距很近，頻帶寬度達到了BW=140MHz，相對寬度為11．04％，遠遠超過了普通微帶矩形貼片天線的工作帶寬的範圍(一般普通的微帶天線相對帶寬在2％～5％左右)。適當的調整空氣層的厚度還可以控製諧振點的變化。

此外，從圖2，圖3中還可以看到，在工作的頻帶範圍內有2個諧振頻點
，這是由上，下2個貼片各自諧振而引起的，可見雙層貼片可以產生兩個諧振點，進而可以有效地達到展寬微帶天線頻帶的目的。

由圖4可以看到，雙層微帶天線的增益達到了5．2dB

，較jiao之zhi傳chuan統tong的de微wei帶dai天tian線xian增zeng益yi有you少shao許xu增zeng加jia，由you此ci可ke見jian
，雙shuang貼tie片pian的de微wei帶dai天tian線xian在zai提ti高gao增zeng益yi方fang麵mian也ye有you一yi定ding的de貢gong獻xian。若ruo要yao大da幅fu度du提ti高gao微wei帶dai天tian線xian的de增zeng益yi，則ze可ke以yi在zai頂ding層ceng貼tie片pian上shang再zai覆fu蓋gai一yi層cengεr>>1的介質基板即可。從圖5中可以看出
，微帶天線的部分軸比小於3dB
，從而實現了天線的圓極化，但是微帶天線的最大輻射方向偏離軸向，天線的軸向比變差。該微帶天線基本可以滿足圓極化的要求。

針對微帶貼片天線頻帶較窄的特點，本文提出了一種利用正交微帶線進行饋電的雙貼片微帶天線結構。在VSWR≤2時，頻帶範圍在1.206～1.346GHz之間，帶寬達到了140MHz，相對帶寬達到了11．04％。在工作頻段內

，天線的增益有稍許提高，軸比可以接受，所以此天線結構是一種比較經濟實用的微帶天線結構。