微带天线设计理论与实践：矩形贴片天线解析

"矩形微带天线的设计-微带天线设计" 微带天线是一种广泛应用在微波和毫米波频段的天线类型。这种天线的设计涉及到多个关键因素，首先是选择合适的介质基片。介质基片的介电常数（εr）和厚度（h）对天线的工作性能至关重要。设计时需要确保工作频率（f）低于高次模截止频率（fc），以防止高次模的激发，这会导致天线性能下降。计算高次模截止频率的公式为fc = c/(2nh)，其中c是光速，n是模式序数（TE模或TM模），h是基片厚度。 对于TE1模，例如使用duroid（εr = 2.32）和氧化铝（εr = 10）作为基片，对应的h/λc比例分别是0.217和0.0833。这意味着，对于0.16cm厚的duroid基片，天线可以在约41GHz激发TE1模；而对于0.0635cm厚的氧化铝基片，这个频率则在约39GHz。当h/λ0大于特定值（对于εr ≈ 2.3的基片约为0.09，εr ≈ 10的基片约为0.03）时，表面波的激励将变得显著，可能影响天线性能。因此，选择适当厚度的基片能有效抑制表面波。 微带天线设计的基本理论源于I.J.鲍尔和P.布哈蒂亚的著作，虽然这些资料可能不是最新的，但其中包含的基本概念仍然具有指导意义。在中国，也有一些关于微带天线的书籍，它们往往也借鉴了鲍尔的理论。在实际设计过程中，可以利用各种微带天线设计软件，比如Sonnet，它基于矩量法，但不同软件可能采用不同的设计公式和方法，感兴趣的读者需要查阅相关文献以了解更多信息。 微带天线设计时，需要考虑天线的特性，如天线方向性、效率、极化特性、频带宽度和输入阻抗。方向性函数或方向图用于描述天线辐射场在空间的分布，其中最大辐射方向被称为主瓣，旁边的小波束称为旁瓣。天线增益（G或GD）是衡量天线在特定方向上辐射效率的重要参数，它反映了天线相对于无方向性辐射源的性能。此外，天线效率衡量能量转换的效率，极化特性描述了天线辐射电磁波的极化方向，频带宽度是指天线能有效工作的频率范围，而输入阻抗则关系到天线与馈线系统的匹配。 设计一个有效的矩形微带天线需要综合考虑多种因素，并且需要利用理论知识和实践经验，结合现代设计工具，才能实现最优的天线性能。