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微带贴片天线是现代最典型、最常用的微带天线形式,具有剖面薄、体积小、能与载体共形;便于和有源器件集成为单一模件;便于获得圆极化、容易实现双频段、双极化工作等许多优点,因此,广泛应用在雷达、导弹测控、电子对抗、武器引信、遥感遥测、卫星通信、移动通信、医用微波等重要领域。微带贴片天线是一种谐振式天线,高Q的谐振特性决定了其输入阻抗对频率变化的高度敏感性,因此,与其它形式天线相比,其频带更窄,这成为微带贴片天线广泛应用的主要障碍。
为克服微带贴片天线的窄带局限性,适应不断发展的宽频带应用需求,本论文主要介绍了微带天线频带展宽技术,并针对影响微带天线频率带宽的主要因素进行了详细的仿真研究,探索了展宽单层微带贴片天线频带所采取的方法。
本论文介绍了微带天线辐射机理,阐述了传输线模型理论、腔模理论、积分方程法和微带天线的数值分析方法等四类现代微带天线理论分析方法,并分析了选择基板与贴片、阻抗匹配、电阻性加载、多模等四种微带天线频带展宽的关键技术。
通过以上理论分析,利用基于时域有限差分法的电磁仿真软件XFDTD,以矩形、圆形、三角形等三种典型微带贴片天线为例,对不同介质材料、不同介质基板厚度、不同介质基板缝隙和不同贴片缝隙的微带贴片天线进行了仿真研究,通过数值分析,阐述了介电常数、基板厚度、贴片几何形状、缝隙变化等对微带天线频率带宽的不同影响,并得出如下主要结论:
1.选择适当的基板相对介电常数和基板厚度可以展宽微带天线的带宽。
2.合理的缝隙加载与通过改变基板相对介电常数和基板厚度的方式展宽微带天线的带宽技术相比,效果更好,通常相对带宽可以达到百分之十几到几十。
3.三角形贴片比矩形贴片和圆形贴片更容易获得宽频带,缝隙加载后比无缝隙时,相对带宽更大。
4.以缝隙加载可以提高微带天线的带宽为引申,提出可以通过合适的异形贴片进一步展宽微带天线带宽的思想。
在今后的工作中将继续对微带贴片天线的频带展宽技术做进一步研究。