隨著無(wú)線電技術(shù)的飛速發(fā)展和無(wú)線電設(shè)備應(yīng)用場(chǎng)合的日益擴(kuò)展,己出現(xiàn)了適于不同用途、種類繁多的天線,在天線工程設(shè)計(jì)中選擇哪種類型天線很大程度上取決于特定應(yīng)用場(chǎng)合系統(tǒng)的電氣和機(jī)械方面的要求。目前,對(duì)品種繁多的天線進(jìn)行分類是件不容易的事,為清楚起見,按照天線輻射方式適當(dāng)考慮天線結(jié)構(gòu)、工作頻率和應(yīng)用等因素。將天線分為四組基本類型:線元天線、行波天線、陣列天線和孔徑天線。它們適用的頻率范圍和天線的大致電尺寸如圖所示。
天線分類
微帶天線現(xiàn)己應(yīng)用于大約100MHz-1GHz,甚至還有更高頻率的場(chǎng)合都在使用,尤其適用于飛行器和地面便攜式設(shè)備中。在要求低剖面輻射器的場(chǎng)合,即使微帶天線某些性能不如常規(guī)天線,也往往被優(yōu)先選用。
與常規(guī)微波天線相比,微帶天線有如下優(yōu)點(diǎn):
(1)剖面薄,體積小,重量輕;
(2)具有平面結(jié)構(gòu),并可制成與導(dǎo)彈、衛(wèi)星等載體表面共形的結(jié)構(gòu);
(3)饋電網(wǎng)絡(luò)可與天線結(jié)構(gòu)一起制成、適合于用印刷電路技術(shù)大批量生產(chǎn);
(4)能與有源器件和電路集成為單一的模件;
(5)便于獲礙圓極化,容易實(shí)現(xiàn)雙頻段、雙極化等多功能工作。
同樣地,和常規(guī)微波天線相比,微帶天線也有一些不足之處,主要表現(xiàn)在:
(1)頻帶窄;
(2)有導(dǎo)體和介質(zhì)損耗,并且會(huì)激勵(lì)表面波,導(dǎo)致輻射效率降低;
(3)功率容量較小,一般用于中、小功率場(chǎng)合;
(4)性能受基片材料影響較大。
雖然微帶天線有上述缺點(diǎn),但可以通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)來(lái)克服這些缺點(diǎn)。比如,通過多種途徑來(lái)展寬微帶天線的頻帶。常規(guī)設(shè)計(jì)的相對(duì)帶寬約為中心頻率的1%-6%;新一代設(shè)計(jì)的典型值為15%-20%,也己制成超寬頻帶微帶天線。當(dāng)然,這一性能的改進(jìn)往往以某些其他特性的犧牲(如體積增大)作為代價(jià)。
盡管微帶天線根據(jù)其輻射單元形式可以分為4大類:微帶貼片天線、微帶振子天線、微帶線形天線、微帶縫隙天線。其中,微帶貼片天線是最常見的形式,它由導(dǎo)體接地板的介質(zhì)基片上貼加導(dǎo)體薄片形成。通常利用微帶線或同軸線一類饋線進(jìn)行饋電,使在導(dǎo)體貼片與接地板之間激勵(lì)起射頻電磁場(chǎng),并通過貼片四周與接地板間的縫隙向外輻射。其基片厚度與波長(zhǎng)相比一般很小,因而它實(shí)現(xiàn)了一維小型化。再在此基礎(chǔ)上,改變導(dǎo)體貼片的形狀或利用微帶線的某種形變,就分別構(gòu)成了其他幾種類型的天線。在這幾種類型的天線中,微帶貼片天線理論穩(wěn)固,技術(shù)成熟,高度小,易于制造,一致性好,饋電方便,易于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。