微带天线与微波天线相比有什么优缺点_分类及应用
同常规的微波天线相比,微带天线具有一-些优点。因而,在大约从100MHz到50GHz的宽频带上获得了大量的应用。
与通常的微波天线相比,微带天线的一些主要优点是:
1.重量轻、体积小、剖面薄的平面结构,可以做成共形天线;
2.制造成本低,易于大量生产;
3.可以做得很薄,因此,不扰动装载的宇宙飞船的空气动力学性能;
4.无需作大的变动,天线就能很容易地装在导弹、火箭和卫星上;
5.天线的散射截面较小;
6.稍稍改变馈电位置就可以获得线极化和圆极化(左旋和右旋);
7.比较容易制成双频率工作的天线;
8.不需要背腔;
9.微带天线适合于组合式设计(固体器件,如振荡器、放大器、可变衰减器、开关、调制器、混频器、移相器等可以直接加到天线基片上) ;
10.馈线和匹配网络可以和天线结构同时制作。
但是,与通常的微波天线相比,微带天线也有一些缺点:
1.频带窄;
2.有损耗,因而增益较低;
3.大多数微带天线只向半空间辐射;
4.最大增益实际上受限制(约为20dB) ;
5.馈线与辐射元之间的隔离差;
6.端射性能差;
7.可能存在表面波;
8.功率容量较低。
但是有一些办法可以减小某些缺点。例如,只要在设计和制造
过程中特别注意就可抑制或消除表面波。
在许多实际设计中,微带天线的优点远远超过它的缺点。在些显要的系统中已经应用微带天线的有:
-移动通信;
-卫星通讯;
-多普勒及其它雷达;
-无线电测高计;
-指挥和控制系统;
导弹遥测;
-武器信管;
-便携装置;
-环境检测仪表和遥感;
复杂天线中的馈电单元;
-卫星导航接收机;
生物医学辐射器。
这些绝没有列全,随着对微带天线应用可能性认识的提高,微带天线的应用
场合将继续增多。
微微带天线可以分为三种基本类型:微带贴片天线、微带行波天线和微带缝隙天线。
微带贴片天线
微带贴片天线(MPA)是由介质基片、在基片一面上有任意平面几何形状的导电贴片和基片另一面上的地板所构成。实际上,能计算其辐射特性的贴片图形是有限的。
微带行波天线
微带行波天线(MTA) 是由基片、在基片一面上的链形周期结构或普通的长TEM波传输线(也维持一个TE模)和基片另一面上的地板组成。TEM波传输线的末端接匹配负载,当天线上维持行波时,可从天线结构设计.上使主波束位于从边射到端射的任意方向。
微带缝隙天线
微带缝隙天线由微带馈线和开在地板上的缝隙组成。缝隙可以是矩形( 宽的或窄的),圆形或环形。
大多数微带天线只在介质基片的一面上有辐射单元,因此,可以用微带天线或同轴线馈电。因为天线输入阻抗不等于通常的502传输线阻抗,所以需要匹配。匹配可由适当选择馈电的位置来做到。但是,馈电的位置也影响辐射特性。
中心微带馈电和偏心微带馈电。馈电点的位置也决定激励那种模式。
当天线元的尺寸确定以后,可按下法进行匹配:先将中心馈电天线的贴片同50Ω的馈线一起光刻,测量输入阻抗并设计出匹配变阻器;再在天线元与馈线之间接入该匹配变阻器,重新做成天线。另外,如果天线的几何图形只维持主模,则微带馈线可偏向-边以得到良好的匹配。特定的天线模可用许多方法激励。如果场沿矩形贴片的宽度变化,则当馈线沿宽度移动时,输入阻抗随之而变,从而提供了一.种阻抗匹配的简单办法。馈电位置的改变,使得馈线和天线之间的耦合改变,因而使谐振频率产生一个小的漂移,而辐射方向图仍然保持不变。不过,稍加改变贴片尺寸或者天线尺寸,可补偿谐振频率的漂移。
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