HFSS圆极化透镜多波束天线研究(3)
我们可以用图2.1中结构图、测试图、俯视图三个部分来简单说明微带天线的辐射原理。在理论上我们可以采用它的传输线模型来研究然后进行分析，结果在图2.1（a）表示出来，就是矩形贴片微带天线的性能。我们假设介质基片的厚度为h，辐射贴片长度大约为半个波长的长度，然后我们将宽度假设为w，最后我们再将工作的波长设为。在这种情况下，我们可以把辐射贴片、介质基片以及接地板当成是一截两端断开为开路状态、长度为/2的低阻抗微带传输线。因为工作波长远大于h,所以沿着h的电场方向基本不会产生改变。为了简化分析，因此我们假定沿着宽度w的电场方向也不会发生变化。如果只考虑主模激励（TM10模），传输线的场结构如图2.1（b）所示，我们可以认为基本由辐射贴片开路边缘引起辐射。我们进行的分析位于两开路端的电场，我们将该电场进行分解可以得到垂直分量和水平分量，这两个分量是以接地板为参照物的。这里的辐射贴片与半个波长相近，而且能够使两开路端电场的垂直分量方向相反的同时，使得水平分量的方向相同。通过这些我们可以看出来两开路端的水平分量电场近似于无限大的平面上的同相激励的两个缝隙，两缝隙间距为半波长，缝隙的宽度是ΔL（与基片厚度h大致相似），它的长度是w，电场方向垂直于w方向，并且沿着w方向均匀分布，如图2.1（c）。
（a）矩形微带天线结构 （b）侧视图
（c）俯视图
图2.1 微带天线辐射场
2.3 微带天线的馈电方式
微带线馈电的方法是多种多样的，可以是同轴线馈电、微带馈电、缝隙馈电（Slot Feed）以及耦合馈电(Coupled Feed)等其他很多种方式，在这些方式中微带馈电和同轴线馈电两种馈电方式是我们经常使用的主要方式。
2.3.1 微带线馈电
图2.2 微带馈电的矩形贴片
微带线馈电方式一般是用一段微带传输线进行馈电，该馈线与辐射贴片进行连接，我们在图2.2表示出来。它可以在贴片边缘中心馈电，也可以偏离贴片中心馈电，且激励哪种模式由馈电点位置决定。在我们把微带天线的尺寸进行明确之后，阻抗匹配的方式如下：首先我们要做的是，一同光刻馈电天线辐射贴片和50Ω馈线，紧接着我们要用该结构测量输入阻抗由此确定阻抗匹配变换器各项性能参数，在这之后我们还要将该阻抗匹配器接在馈线与天线辐射贴片之间，最后再一次构成天线。输入阻抗会随着矩形辐射贴片的场沿其中一个边的改变而产生改变。因此，如果我们需要取得阻抗匹配，只需改动馈电点位置即可。
2.3.2 同轴线馈电
在图2.3中我们可以看出，同轴线馈电也被我们叫作背馈，主要原因是它是把同轴外导体接到了接地板上，同轴线中的内导体由天线的背部穿过基片然后再与辐射贴片进行连接。我们要想使得同轴馈电获得良好的匹配，我们只需将馈电点位置的位置进行调整就可以了。
图2.3 同轴线馈电
2.4 矩形微带天线的特性参数
2.4.1 微带辐射贴片尺寸估算
选择适当地介质基片是设计微带天线第一步，我们将介质的介电常数设为εr，可以用下面的公式估算出工作频率f的矩形微带天线的宽度w，可以表示为：