宽带微带贴片天线的新设计：缝隙耦合与多层介质

本文介绍了一种新的宽带微带贴片天线的设计方法，旨在解决传统微带天线带宽狭窄的问题，这在现代无线通信和雷达系统中具有重要的实际应用价值。设计的核心理念是采用不同介电常数和厚度的多层介质基板，结合缝隙耦合馈电技术，以实现宽频带性能。 天线的基本结构包括多个层次的微带贴片，每个层次由一个特定介电常数（εr1, εr2, εr3, εr4, εr5, εr6）和厚度（h1, h2, h3, h4, h5, h6）组成，这些参数的选择对天线的性能有直接影响。缝隙耦合是关键的设计元素，通过在接地板上设置缝隙，将半环形开路微带天线的信号有效地传输到各个贴片，从而拓宽了天线的工作频率范围。 缝隙的宽度和长度（wx1, wy1, wx2, wy2, wxs, wys）以及馈线的宽度（wf）和环臂的内半径（rf）都是经过精确计算和优化设计的，以确保在满足天线性能指标的同时，尽可能减小尺寸和提高效率。这种边沿馈电的方式，相比于传统的微带天线，不仅能够提供更宽的阻抗带宽，还能够在不牺牲其他优点如体积小、重量轻、易于集成等的情况下，扩大了在宽带平面微带天线阵列中的应用潜力。 微带天线之所以受到青睐，是因为它具有成本低、易与飞行器外形匹配等优势。然而，窄频带一直是其发展的一个瓶颈。本文的研究成果对于解决这一问题具有重要意义，通过采用创新的结构设计和材料组合，可以显著地改善微带天线的频谱响应，为宽带通信和雷达系统提供了一个重要的解决方案。 这篇文章探讨了如何通过缝隙耦合和多层介质基板设计来拓展微带贴片天线的频带，这是一种潜在的技术突破，对于提升无线通信设备的性能和适应性具有深远的影响。对于从事微波电路设计、天线工程或无线通信领域的研究人员和工程师来说，理解和掌握这一新设计方法将有助于推动相关技术的发展。