微带馈电模拟在微带天线设计中的应用

"微带馈电模拟-微带天线设计" 微带天线是一种广泛应用于微波和毫米波频段的天线类型，自20世纪70年代以来，从理论研究到技术应用，已经取得了大量的研究成果，并保持着持续的发展势头。在微带天线设计中，微带馈电扮演着至关重要的角色。根据惠更斯原理，馈电可以模拟为在磁壁上沿z方向的电流带，尤其是在薄的微带线结构中，除了馈线的极邻近区域，其他地方的电流很小。在理想情况下，馈源可以被视为一个均匀且恒定的电流带，如图3-8所示。 馈电模拟的一个关键点是考虑边缘效应。为了确保电流分布的准确性，馈线的宽度应等于微带天线的有效宽度。馈线对天线输入阻抗的影响主要表现为感抗分量的增加，这个感抗可以通过计算电流带的尺寸来确定。设计微带天线时，通常会参考权威著作，例如I.J. 鲍尔的《微带天线》。尽管该书可能不包含最新的研究成果，但其中的基本概念对理解微带天线设计仍然非常有用。不同的设计软件，如Sonnet，可能采用了不同的设计公式和方法，如矩量法，以实现微带天线的模拟和优化。 在微带天线设计的实践中，天线可以大致分为线天线和口径天线两类。例如，移动通信中的VHF和UHF天线通常是基于对称振子的线天线，而卫星地面站则常使用抛物面天线作为口径天线。天线的特性与其形状、尺寸和构成材料密切相关，通常用波长来衡量其大小，因为不同频率下的相同长度天线可以展现出相似的辐射特性。 描述天线性能的关键参数包括： 1. 方向性函数或方向图：这是表示天线在空间中辐射电磁场强度分布的数学表达式，图形化表示即为方向图。主瓣是最大辐射方向，而旁瓣是主瓣两侧的小波束。 2. 天线增益(G或GD)：这是衡量天线在特定方向上辐射强度相对于理想无方向性天线的增益。增益越高，天线集中能量的能力越强。 3. 波束宽度(或主瓣宽度)：表示主瓣的覆盖范围，直接影响天线的方向性。 4. 旁瓣电平：旁瓣电平的高低会影响天线的旁瓣抑制，低旁瓣电平有助于减少干扰。 5. 输入阻抗：天线与馈线连接处的阻抗匹配至关重要，不匹配会导致信号反射和功率损失。 微带天线设计还包括对天线效率、极化特性、频带宽度等方面的考虑。效率涉及天线将输入功率转化为有效辐射功率的比例；极化特性描述天线辐射的电磁波的振动方向；频带宽度则是天线在保持良好性能的频率范围。 总结来说，微带馈电模拟是微带天线设计的核心部分，涉及到馈线对天线输入阻抗的影响以及方向性、增益、波束宽度等多个重要参数的计算和优化。设计过程中，不仅要理解基本理论，还需要结合现代设计软件和工具，以适应不断变化的技术需求。