GHz四元微带天线阵设计方案

精品文档---下载后可任意编辑在设计 2.4GHz 单向无线通信系统中，鉴于传输信号带宽较窄，对天线小型化要求不高（不大于），因此收发天线采纳设计制作简单、材料廉价易得的微带阵列天线，而且由于收发天线互易性，发射与接收天线采纳同一设计方案。天线单元采纳矩形贴片设计，最后组成 2*2 的四元微带天线阵列。该天线具体设计性能指标如下：增益：>6dB下文介绍本微带阵列天线相关的设计理论与设计过程。上世纪 50 年代微带辐射器的概念被人提出，70 年代初出现了第一批使用的微带天线。微带天线的最基本形式是在有金属导体接地的介质基片上贴加金属导体薄片。贴片可以是任意形状，它是利用微带天线、同轴探针等结构对贴片馈电，在导体贴片与接地板之间激励起射频电磁场，并通过贴片周围与接地板之间的缝隙向外辐射。因此可认为微带天线是一种缝隙天线。可用不同的天线单元来组成阵列天线，提高其性能来满足不同的需要。结构最简单的微带天线是由贴在带有金属底板的介质基片上的辐射贴片所构成的。贴片导体通常是铜或金，它可取任意形状。但是通常都采纳常规的形状以简化分析和预期其性能。基片的介电常数应较低，这样可以增强产生辐射的边缘场。微带天线单元货微带天线阵列其结构通常都比较简单，但其电磁场的分析却很复杂。一方面，微带天线的品质因数很高，使得较难得到精确的阻抗特性；并且，戒指的各向异性、加载、损耗、表面波效应等影响也较严重。另一方面，微带天线的几何结构也是多种多样的，包括不同的贴片形状、馈电方法，以及寄生单元或层叠单元的应用，共面馈电网络与有缘线路的集成等。微带天线的分析方法主要氛围基于简化假设的近似方法和全波分析方法两大类。全波分析方法有更好的适应性和更高的精度，但速度较慢。第一类方法包括传输线模型，空腔模型和分段模型。这种方法将贴片单元当做一段传输线或是空腔谐振器，简化了分析和计算，提高了速度，并且物理概念清楚，可以提供设计的初始数据。图 1 传输线法物理模型利用传输线模式分析微带天线是比较早期的方法，也是最简单的方法。图 1 传输线法物理模型所示为传输线法物理模型。传输线模型的基本假设是：1）微带片和金属底板构成一段微带传输线，传输准 TEM波，博得传输方向决定于馈电点。线段长度，为准 TEM 波的波长。常在传输方向是驻波分布，而在其垂直方向是常数。2）传输线的两个开口端等效为两个辐射缝长为 W，宽为 h，缝口径场即为传输线开口端场强。缝...