HFSS双馈圆极化收发天线单元的研究(3)
2.1 微带天线的辐射机理
微带天线中有一文的尺寸远远小于波长，因而天线剖面很低，有利于共形设计保证优良的空气动力特性。图1所示的长为L，宽为W2的矩形微带天线元可以看作一般的传输线连接两个辐射缝组成。低特性阻抗的传输线是由微带馈线扩展其宽度W1为W2而成，其长度L为半个微带波长，即λg/2。在低阻传输线两端形成两个缝隙(a-a，b-b)，那里的电场分解为两个分量，其中En与接地板垂直；另一个与接地板并行，记作E1〃，由于L=λg/2，垂直分量反相，平行分量同相，因此在垂直于辐射源的方向上，水平分量有最大辐射分量，而垂直分量相互抵消。试验表明，电场的水平分量在辐射源的两个端部，各向外延伸一个介质板厚度h的长度内存在。这样就可近似认为微带天线元的辐射等于两个长度为W2，宽度为h，间距为L的裂缝组成的二元阵的辐射。
2.2 微带天线的馈电方式
微带天线有多种馈电方式，有两种常用的基本方式：微带线馈电和同轴线馈电。下面主要介绍这两种馈电方式
（1） 微带线馈电
微带馈电也称为侧面馈电，就是馈电网络与辐射元刻制在同一平面。用微带线馈电时，馈线与微带贴片是共面的，因而可方便地光刻，制作简便。但这时馈线本身也会引起辐射，从而干扰天线方向图，降低增益。为此，一般要求微带线宽度W 不能宽，W < <λ ，这要求微带天线特性阻抗Z C 要高些或基片厚度h 减小，介电常数εr 增大。当处在高频情况时，还需考虑另一个参量即每单位波长的损耗。宽度为W 厚度为h 工作频率为f 的微带线的特性阻抗和相位常数可表示为：
上式中馈线有效宽度和介质有效介电常数分别为：
(a)微带馈电 (b)同轴馈电
（2） 同轴线馈电
同轴线馈电又称为地馈，就是以同轴线的外导体直接与接地板相接，内导体穿过接地板和介质基片与辐射元相接。用同轴线馈电的优点是：馈点可选在贴片内任何所需位置，便于匹配；同轴电缆置于接地板上方，避免了对天线辐射的影响。缺点是结构不便于集成，制作麻烦。这种馈源的理论模型可表示为z 向电流圆柱和接地板上同轴开口处的小磁流环，其简化处理是略去磁流的作用，并用中心位于圆柱中心轴的电流片来等效电流柱。一种更严格的处理，是把接地板上的同轴开口作为传TEM波的激励源，而把圆柱探针的效应按边界条件来处理[2]。近年来出现了多种电磁耦合型馈电方式，其结构上的共同特点是贴近（无接触）馈电，可利用馈线本身，也可通过一个口径（缝隙）来形成馈线与天线间的电磁耦合，因此它们也可统称为贴近式馈电。这对于多层阵中的层间连接问题，是一种有效的解决方法，并且大多能获得宽频带的驻波比特性。
2.3 微带天线的分析方法
微带天线的分析方法主要有3种方法：传输线模型法、空腔模型法和积分方程法。这3种分析方法各有所长，在具体的模型中应根据具体情况具体选择分析方法。在分析设计天线的过程中，应该合理使用理论分析和计算机辅助设计软件两种手段，扬长避短，综合运用，才能顺利、快速的完成天线的设计分析，得到满意的结果。由于传输线法较为简单方便，且特别针对矩形微带贴片天线，这里主要介绍传输线模型法，对其他两种方法只做简单介绍。
（1） 传输线模型法
图2.2 矩形微带天线及坐标系
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