微帶天線是在一種薄的介質(zhì)板上一面附上某種金屬層作為接地板，另一面用蝕刻的方法可制成某種需要的形狀，利用微帶線或者同軸線等饋電方式饋電的天線形式。本文將圍繞微帶天線的分類、工作原理、性能定義、優(yōu)缺點(diǎn)等角度，對(duì)微帶天線進(jìn)行基礎(chǔ)的介紹。

一、微帶天線的分類

微帶貼片天線是最常見的形式，如圖（a）所示。它由帶導(dǎo)體接地板的介質(zhì)基片上貼加導(dǎo)體薄片形成。通常利用微帶線與同軸線一類饋線饋電，使在導(dǎo)體貼片與接地板之間激勵(lì)起射頻電磁場(chǎng)，并通過貼片四周與接地板間的縫隙向外輻射。其基片厚度與波長(zhǎng)相比一般很小，因而它實(shí)現(xiàn)了一維小型化。

導(dǎo)體貼片一般是規(guī)則形狀的面積單元，如矩形、圓形或圓環(huán)形薄片等；也可以是窄長(zhǎng)條形的薄片陣子，此時(shí)形成的天線便稱為微帶振子天線，如圖（b）所示。

如果利用微帶線的某種形變（如直角彎頭、弧形彎曲等）來(lái)產(chǎn)生輻射，便稱為微帶線性天線，如圖（c）所示，這種天線大多沿線傳輸行波，它們又稱為微帶行波天線。

還可利用開在接地板上的縫隙來(lái)輻射，此時(shí)由介質(zhì)基片另一側(cè)的微帶線或其他饋線對(duì)其饋電。這種單元形成的天線稱為微帶縫隙天線或微帶開槽天線，如圖（d）所示。

除此四種單元及其陣列之外，還有一些變形、混合型或其他形式。

二、微帶天線的工作原理

我們將微帶天線近似看作傳輸線模型進(jìn)而加以分析，假設(shè)圖(a) 中輻射貼片的長(zhǎng)度近似為半波長(zhǎng)，寬度為w，介質(zhì)基片的厚度為h，天線的工作波長(zhǎng)為λ。

當(dāng)我們把輻射貼片、介質(zhì)基片和接地板視作一段長(zhǎng)度為0.5λ的低阻抗傳輸線，且傳輸線的兩端形成開路。由于介質(zhì)基片的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)，所以電場(chǎng)的強(qiáng)度在厚度這一方向基本保持不變。

在最簡(jiǎn)單的情況下，我們同樣假設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度沿著寬度w方向也沒有變化。那么，在只考慮主模激勵(lì)的(TM10模)的情況下，該天線的電場(chǎng)結(jié)構(gòu)如圖(b)所示，輻射基本是可以認(rèn)為是由輻射貼片開路邊的邊緣引起的。

在兩開路端的電場(chǎng)可以分解為相對(duì)于接地板的水平分量和垂直分量。由于輻射貼片長(zhǎng)度約為半個(gè)波長(zhǎng)，因此兩開路端電場(chǎng)的垂直分量方向相反，水平分量方向相同。所以，兩開路端的水平分量電場(chǎng)可以等效為無(wú)限大平面上同相激勵(lì)的兩個(gè)縫隙，縫隙的寬度為ΔL，長(zhǎng)度為w，兩縫隙間距為半波長(zhǎng)，縫隙的電場(chǎng)沿著w方向均勻分布，電場(chǎng)垂直于w方向，如圖（c）所示。

三、微帶天線的優(yōu)缺點(diǎn)與應(yīng)用

與普通微波天線相比，微帶天線有如下優(yōu)點(diǎn)：

1. 剖面低、體積小、重量輕；

2. 具有平面結(jié)構(gòu)，易于導(dǎo)彈、衛(wèi)星等載體表面共形；

3. 適合于印刷電路技術(shù)大批量生產(chǎn)；

4. 能與有源器件和電路集成為單一的模塊；

5. 便于獲得圓極化、容易實(shí)現(xiàn)雙頻段、雙極化等多功能工作。

微帶天線缺點(diǎn)有：

1. 頻帶窄；

2. 有導(dǎo)體和介質(zhì)損耗，會(huì)激勵(lì)起表面波，導(dǎo)致輻射效率降低；；

3. 功率容量小，一般適用于中、小功率場(chǎng)合

4. 性能受基片材料影響大。

微帶天線目前已應(yīng)用于100MHz—100GHz的寬廣頻域上的大量無(wú)線電設(shè)備中，特別是飛行器上和地面便攜式設(shè)備中。