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微带天线的分类、特点及选择

发布时间:2020-07-01 03:38:19人气:

随着无线电技术的飞速发展和无线电设备应用场合的日益扩展,己出现了适于不同用途、种类繁多的天线,在天线工程设计中选择哪种类型天线很大程度上取决于特定应用场合系统的电气和机械方面的要求。目前,对品种繁多的天线进行分类是件不容易的事,为清楚起见,按照天线辐射方式适当考虑天线结构、工作频率和应用等因素。将天线分为四组基本类型:线元天线、行波天线、阵列天线和孔径天线。它们适用的频率范围和天线的大致电尺寸如图所示。

天线分类
天线分类
从研究和应用的天线看,频率覆盖从10K赫兹到100G赫兹,根据GIS在线监测系统本身的要求,要能有效地监测GIS局部放电,应该在线元天线、行波天线及阵列天线中选择。

微带天线现己应用于大约100MHz-1GHz,甚至还有更高频率的场合都在使用,尤其适用于飞行器和地面便携式设备中。在要求低剖面辐射器的场合,即使微带天线某些性能不如常规天线,也往往被优先选用。

与常规微波天线相比,微带天线有如下优点:
(1)剖面薄,体积小,重量轻;
(2)具有平面结构,并可制成与导弹、卫星等载体表面共形的结构;
(3)馈电网络可与天线结构一起制成、适合于用印刷电路技术大批量生产;
(4)能与有源器件和电路集成为单一的模件;
(5)便于获碍圆极化,容易实现双频段、双极化等多功能工作。
   
同样地,和常规微波天线相比,微带天线也有一些不足之处,主要表现在:
(1)频带窄;
(2)有导体和介质损耗,并且会激励表面波,导致辐射效率降低;
(3)功率容量较小,一般用于中、小功率场合;
(4)性能受基片材料影响较大。

虽然微带天线有上述缺点,但可以通过适当的技术来克服这些缺点。比如,通过多种途径来展宽微带天线的频带。常规设计的相对带宽约为中心频率的1%-6%;新一代设计的典型值为15%-20%,也己制成超宽频带微带天线。当然,这一性能的改进往往以某些其他特性的牺牲(如体积增大)作为代价。

尽管微带天线根据其辐射单元形式可以分为4大类:微带贴片天线、微带振子天线、微带线形天线、微带缝隙天线。其中,微带贴片天线是最常见的形式,它由导体接地板的介质基片上贴加导体薄片形成。通常利用微带线或同轴线一类馈线进行馈电,使在导体贴片与接地板之间激励起射频电磁场,并通过贴片四周与接地板间的缝隙向外辐射。其基片厚度与波长相比一般很小,因而它实现了一维小型化。再在此基础上,改变导体贴片的形状或利用微带线的某种形变,就分别构成了其他几种类型的天线。在这几种类型的天线中,微带贴片天线理论稳固,技术成熟,高度小,易于制造,一致性好,馈电方便,易于实现设计要求。

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