微带天线具有低剖面、低成本、易集成和能与载体共形等特点,因而在现代军民无线系统中得到了广泛应用。本文针对微带天线的特点,结合介质材料的研究和应用现况,对其进行了理论和设计方法的研究。根据现代无线系统的发展趋势,有所侧重的研究了微带天线小型化和宽频带设计方法,这有利于微带天线在超宽带系统和移动终端内置天线中的应用。本文通过对微带天线基底平面和辐射贴片之间的场的分析获得了微带天线的辐射特性,并对微带天线较常用的四种分析方法进行了论述:传输线模型理论、空腔模型理论、频域全波分析法和有限元法等。传输线模型理论简单且直观,但是只能应用于矩形贴片的分析,具有较大的局限性。空腔模型理论应用范围更为广泛,除了矩形贴片,三角形、圆形和圆环等形状贴片都能够应用,考虑高次模时,计算精度比传输线模型理论高,计算量也不是很大,所以较适合工程设计需要。频域全波分析法和有限元法的计算更为严格,计算精度也更高,但是大量复杂的矩阵计算也只能应用计算机辅助设计才能够获得数值解。这些理论的全面论述对微带天线设计理论的选择和天线CAD技术有着重要的指导和现实意义。根据系统集成的需要,以及通过基片特性的设计实现微带天线小型化的考量,论文研究阐述了现代微波介质陶瓷的发展和应用,并有针对性的对钛酸钡系列陶瓷的特性和相关制备工艺进行了简单的研究。根据相关工艺制作的钛酸钡系列陶瓷,在1GHz左右,介电常数从10到100变化不等。用该系列基片设计的圆形微带陶瓷天线用网络分析仪测试,当基片损耗为0.001左右时,带宽在10MHz到50MHz之间。微带天线小型化和宽频带技术是论文的重点。采用理论和实例相结合的方法,本论文对微带天线的小型化和宽频带技术进行了分析和归纳。曲流和短路加载等技术可以缩减90%左右的尺寸,开槽等技术则能够展宽30%左右的带宽。根据研究和分析,论文仿真制作了一个双频孔径耦合微带天线,该天线工作在2.4GHz和3.6GHz,最后的测试显示,两个频段都达到了100MHz以上的带宽,低频6dBi的增益能够很好的满足当前无线网络要求。设计中发现孔径耦合馈电网络对双频天线的匹配比较困难,且微带线和孔径的尺寸与结构对性能的影响比较大,在仿真基础上需要对相关尺寸进行优化调试才能够获得好的阻抗匹配。