HFSS毫米波微带天线设计(2)
天线的组合阵列等相关交互特性的研究也在持续进行中。
1.1 微带天线
要讨论微带天线的概念，则不得不提到另一个概念：微带辐射器。最初在 1953 年，
G.A.Dechamps 教授第一次提出微带辐射器的概念：利用微带线的辐射特性为基础来制作微带
天线。但是关于微带天线比较具有实用性的研究却直到七十年代才有所萌芽。随着工艺和技
术水平的提升，低损耗介质材料以及微波集成工艺的不断发展，加上微带天线本身所具有的
诸多优良特性，微带天线越来越受到世界各地研究者的热切关注，迎来了自己发展的黄金时
期，开发和应用成果不断涌现。早期着手于实用性微带天线研究的是美国学者 J.Q.Howell 和
R.E.Munson 。 1973 年，R.E.Munson 教授设计了一种新型的微带天线基本单元，J.Q.Howell教
授则是在 1974 年对一些特型的微带贴片天线做了一些研究工作。 当时间进行到八十年代初期
时，对于微带天线的理论研究已经有了相当的发展，对于此类天线的应用水平也在不断提升
中，并日渐成熟起来[1]
。
1.2 毫米波微带天线的现状及发展
时至今日，微带天线在各方面的应用研究都取得了丰硕的成果，在诸如雷达通信、卫星
运行、遥感测控、武器导引、气象监测和生物和医学等方面都有着广泛大量的应用。同时对
于微带天线一些局限性如带宽较窄，损耗过高，功率容量过小等在广大研究人员的努力下也
都在逐渐被克服。
1.2.1 毫米波微带天线的背景及发展现状
将微带天线应用在毫米波频段的相关研究最早始于二十世纪七十年代中期，当时的科研
人员采用阵列研究的方法对毫米波微带天线在各个方面的诸多可能性进行了探索。随后，对
这一波段微带天线研究进行的方向逐渐由阵列扩展到平面在单片机上的相关，包括利用天线
特性生成图像等方面。但是由于对频带宽度、通信速率和天线继承性需求的不断提高，毫米波微带天线的阵列研究依然是核心研究内容之一。其他研究热点包括微机械加工改善天线辐
射性能、对毫米波波束遗迹卜术扫描阵列的研究、用于汽车防撞雷达移动通信基站的分层贴
片探针馈电天线阵列和各类极化天线等。
研究最早于15GHz ，36GHz ，60GHz和70GHz频段进行，这一过程中研究者意识到了微
带天线阵列技术本身所存在的一些固有问题，也发现了这项技术在实际的应用中的一些局限
性。二十世纪七十年代末期，研究者利用在Duroid 基板上构建的 4×4 矩形阵列单元进行了
均匀照射研究，满足工作在固定波束阵列要求的频率范围约为36.6GHz 到60GHz。1979 年，
M.A.Weiss
[2]
和R.B.Cassel 则发展并研制了 32×32 个单元的矩阵阵列，并在厚度为5mil的
Duroid 基板上进行了相关测试和研究。类似的还有J.Williams 以前人研究的9GHz 阵列为基础
进行36GHz 的扩展等[3]
。
1982 年，伊朗学者F.Lalezari 创造性地对 4000 多个单元进行了研究，并最终实现了对频
率高达94GHz 的大型微带天线的列阵，是世界上首个成功对大型微带天线阵列研究的实例。
同年，毫米波平面天线在作用于单片接收机上的研究也取得了巨大进展。前文提到的利用微
带天线使毫米波成像技术的研究也获得成功。
经过多年的发展，当前科技水平研制出的毫米波微带天线的工作频率一般最小值能够达
到100MHz，最大值可达100GHz ，一定情况下甚至高达150GHz
[4]
。这决定了毫米波微带天线
的应用潜力是巨大的。随着工艺水平和新材料技术的不断发展，对于此类天线的研究也将不
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