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​微带天线的组成结构、优缺点及应用详解

2022-07-05 11:47
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5G时代的到来,很大程度上推动了天线等基站基础设施发展,作为移动通信领域的核心设备,天线市场向来是火爆趋势,甚至天线工程师岗位是近年来首选高薪职位之一。作为天线的一种,微带天线的重要性日益凸显,所以本文将重点谈谈微带天线。

微带天线的结构一般由介质基板、辐射体及接地板构成。介质基板的厚度远小于波长,基板底部的金属薄层与接地板相接,正面则通过光刻工艺制作具有特定形状的金属薄层作为辐射体。

与一般的微波天线相比,微带天线的优点是重量轻、体积小、拥有剖面薄的剖面结构,可以做成共形天线、制造成本低、易于大量生产,所以在100MHz-50GHz的宽频带上有广泛应用,同时也在宇宙飞船、导弹、火箭和卫星上有大量的应用。

微带天线的散射截面较小。只需改动馈电位置即可获得线极化和圆极化(左旋和右旋),容易制成双频率工作的天线;

微带天线不需要背腔,适合于组合式设计(固体器件,如振荡器、放大器、可变衰减器、开关、调制器、混频器、移相器等可以直接加到天线基片上);

微带天线的优点之一是其馈线和匹配网络可以和天线结构同时制作,降低成本和工艺复杂度。

但是与通常的微波天线相比,微带天线的缺点是:频带窄、有损坏、增益效果低、大多数微带天线只向半空间辐射;最大增益实际上受到一定的限制(约为20dB);馈线与辐射元之间的隔离差;端射性能差,可能存在表面波;功率容量较低。

但我们可以通过部分方法来削减减弱部分缺点,举个例子,只需在设计和制造过程中特别注意即可抑制或消除表面波。

在许多实际设计中,微带天线的优点远远超过它的缺点。在一些显要的系统中已经应用微带天线的有:

移动通信;卫星通讯;多普勒及其它雷达;无线电测高计;指挥和控制系统;导弹遥测;武器信管;便携装置;环境检测仪表和遥感;复杂天线中的馈电单元;卫星导航接收机;生物医学辐射器。这些绝没有列全,随着对微带天线应用可能性认识的提高,微带天线的应用场合将继续增多。

常用的微带天线是矩形或原型,如图所示:

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