在合成口径雷达（SAR）系统中，用于成像的天线阵列单元要求具备高隔离度和低交叉极化的特性，以避免成像模糊问题。交叉极化是指天线的一个极化方向上的信号意外地被另一个极化方向接收或发射。端口隔离度指的是天线两个极化端口之间的隔离能力，即一个端口上的信号不会泄漏到另一个端口。为了满足这些要求，本文介绍了一种低交叉极化和高隔离度C波段双极化微带天线的设计。 微带天线是一种平面天线，通常由贴片（微带贴片）和介质基板以及接地板组成，具有体积小、重量轻、易于集成等优点。微带天线的馈电方式有多种，包括探针馈电、口径耦合馈电、临近耦合馈电和共面微带线馈电。每种馈电方式对天线的电性能有不同的影响，其中混合馈电方式能结合不同的馈电技术，达到提高隔离度和降低交叉极化的目的。 本文提出了一种混合激励的双层微带贴片单元设计，该天线的10dB反射损失带宽为840MHz，覆盖了5.1GHz到5.9GHz的C波段雷达频段。该天线在频段内两个极化的交叉极化电平低于-37dB，端口隔离度低于-43dB，方向图前后比大于20dB，且天线增益稳定在9dB以上。 为了得到良好的交叉极化特性，微带天线的贴片单元形状设计需要确保电流分布的规则性，贴片形状如方形贴片或圆形贴片，会根据工作模式（如TM01或TM11）来选择。例如，方形贴片在基模TM01工作时，能够提供更好的交叉极化特性。而圆形贴片在TM11模工作时，偏离中轴的电流会产生交叉极化分量，导致交叉极化电平升高。为了降低交叉极化电平，贴片中心的馈点位置需要调整，但这样做会影响阻抗匹配。 在馈电技术方面，为了获得稳定的低交叉极化电平和高隔离度，除了采用常规馈电技术外，还有通过改变耦合槽形状或使用混合馈电策略来实现。例如，将耦合槽设计成“T”字型或对H形槽的“双臂”进行弯曲，能够提高端口隔离度。混合馈电技术则是结合口径耦合和电容性耦合方式对两个极化端口分别进行馈电，从而在频带内实现高隔离度。 文章中提到的混合激励设计方法，首先分析了贴片单元形状和馈电技术，然后使用数值分析软件进行仿真和优化，从而确定了天线的最终参数和特性。仿真表明，方形贴片与圆形贴片相比，在交叉极化特性上具有明显优势。此外，文章还提到天线的辐射可以通过贴片上分布的电流元进行建模，格林定理可以用来解释天线的辐射特性。 该天线设计还具有结构紧凑的优点，便于拓展成大型的天线阵列。因此，该天线适合用作相控阵天线、合成口径雷达（SAR）天线的阵列单元。这项研究得到了相关科研基金的资助，这表明此研究是当前微带天线设计中的一个创新方向，对于提高雷达天线性能具有重要意义。

### 微带天线设计 #### 浙江大学微带线原理及微带线天线设计 微带天线作为一种重要的无线通信设备组成部分，在现代通信技术中占据着极其重要的地位。浙江大学的研究团队针对微带天线的设计进行了深入研究，并探讨了如何通过改进设计方法来实现宽带性能。 ### 微带天线基础理论 微带天线的基本结构由一个薄的金属贴片、一个接地平面以及位于两者之间的介质基板组成。这种结构简单、易于制造且性能稳定，非常适合于各种无线通信系统中使用。 #### 微带线原理 微带线是一种用于传输高频信号的导线形式，它由一层导体和一层介质材料构成。微带线的主要特性包括特性阻抗（Z0）和有效介电常数（εeff）。这些参数对于天线的设计至关重要，它们直接影响到天线的辐射特性和带宽性能。 #### 宽带微带天线设计 为了提高微带天线的工作带宽，研究人员通常会采用以下几种方法： 1. **改变天线几何形状**：通过对天线尺寸或形状进行调整，可以有效地改善其宽带性能。 2. **使用多层结构**：通过增加介质层的数量或厚度，可以实现更宽的频带覆盖。 3. **引入特殊材料**：如使用高介电常数材料，可以显著提升天线的带宽。 4. **采用寄生元件**：在天线周围添加寄生结构，有助于扩展工作频率范围。 ### 宽带微带天线设计实例 根据浙江大学的研究成果，下面介绍一种具体的宽带微带天线设计方案： #### 设计步骤与计算公式 1. **确定基本参数**：首先需要确定天线的尺寸参数，例如宽度(w)、高度(h)等。这里假设天线宽度为1.393w，高度为0.667w，介质基板的相对介电常数εr为9.6。 \[ Z_{0} = \frac{120}{\sqrt{\epsilon_{eff}}} \left[ \frac{1}{\sqrt{1 + 4h/w}} \right] \] 其中 \( Z_{0} \) 是特性阻抗，\( \epsilon_{eff} \) 是有效介电常数。 2. **计算有效介电常数**：有效介电常数可以通过下式计算： \[ \epsilon_{eff} = \frac{\epsilon_r + 1}{2} + \frac{\epsilon_r - 1}{2} \left( 1 + \frac{0.04}{\sqrt{1 + 12h/w}} \right) \] 3. **优化设计**：基于以上参数，可以通过软件模拟（如CST Microwave Studio）进一步优化天线的设计，确保其在所需的频率范围内具有良好的辐射效率和增益性能。 #### 实际应用中的考虑因素 在实际应用过程中，还需要考虑以下几点： 1. **环境因素**：实际工作环境可能会影响天线的性能，例如温度变化、湿度等。 2. **制造工艺**：不同的制造工艺可能导致天线的实际尺寸与设计值存在差异，进而影响其性能。 3. **封装方式**：天线的封装方式也会影响其最终的性能表现。 ### 总结 通过对微带天线的基础理论和设计方法的深入研究，浙江大学的研究团队成功地提出了一种宽带微带天线的设计方案。该方案不仅能够满足现代通信系统对带宽的要求，还具有较高的工程实用价值。未来，随着更多新技术的应用和发展，微带天线的设计也将更加多样化和高效。

设计一个右旋圆极化GPS接受天线。变量L0和WO分别表示辐射贴片的长度和宽度，变量L1和L2分别表示同轴线馈电点在x、y方向上离辐射贴片中心的距离。新定义两个变量Lc和Delta，其中Lc用于表示谐振频率为1.575GHz时所对应的辐射贴片长度值，其初始值为46.1mm;Delta表示辐射贴片的微调长度值，其初始值为0.0143×L。若要想实现圆极化辐射，需要设置辐射贴片的长度变量LO=Lc+Delta、宽度变量WO =Lc- Delta，馈电位置L2=L1。由前面的计算可知Ll的初始值为6.9mm。另外，1.575GHz对应的1/4个自由空间波长为47.6mm，所以需要把变量length 的值改为50mm。

提出了一种新型高增益宽频天线结构，采用低介电介质，在高于贴片1 mm，间距2.5 mm处加载3个宽1.5 mm的方环形金属片。利用HFSS仿真软件对该天线进行仿真，最大增益达到了19.466 dB，比未加载时增加10.14 dB，相对带宽增加了1.37%，且全向性好，体积小，结构简单，成本低。 ### 一种新型高增益微带天线的关键技术与特性 #### 摘要与背景 本文介绍了一种新型的高增益宽频微带天线设计，该设计旨在克服传统微带天线存在的主要问题——频带较窄以及增益较低。这种新型天线通过在特定位置加载方环形金属片，结合使用低介电常数的介质材料，成功地实现了较高的增益性能（最大增益达19.466 dB）和较宽的工作频带（相对带宽增加了1.37%）。此外，这种设计还具有良好的全向辐射特性、较小的体积、简单的结构以及低廉的成本等优点。 #### 设计原理与结构特点 1. **低介电常数介质材料的选择**：采用低介电常数的介质材料作为支撑基板，能够有效减少信号传输过程中的损耗，从而提升天线的整体性能。 2. **方环形金属片的加载**：在距离贴片1mm的高度处，按照2.5mm的间距加载了3个宽度为1.5mm的方环形金属片。这些金属片的加入不仅提高了天线的增益，而且对天线的工作频带产生了积极的影响。 3. **结构优化**：通过优化天线的几何结构，包括调整金属片的数量、尺寸以及它们之间的间距等参数，使得天线能够在保持较小体积的同时实现更高的增益和更宽的工作频带。 #### 性能评估与仿真结果 1. **增益提升**：经过HFSS仿真软件的模拟测试，该天线的最大增益达到了19.466 dB，相比于未加载方环形金属片的设计，增益提高了10.14 dB。 2. **工作频带拓宽**：相对于传统的微带天线，本设计的相对带宽增加了1.37%，这意味着它能够在更宽的频率范围内提供稳定的性能表现。 3. **全向辐射特性**：该天线表现出良好的全向辐射特性，这使得它在各种应用场景下都能够保持一致的性能水平。 #### 技术细节 - **HFSS仿真软件的应用**：HFSS是一款强大的电磁场仿真软件，通过使用该软件可以精确地模拟天线的各项性能指标，包括增益、工作频带等。 - **天线结构与参数分析**：通过对不同结构参数（如金属片的尺寸、间距等）的细致调整和优化，研究人员能够有效地提高天线的增益，并拓宽其工作频带。 #### 结论与展望 该新型高增益宽频微带天线的设计成功解决了传统微带天线存在的频带窄和增益低的问题。通过采用低介电常数介质材料和特定位置加载方环形金属片的方式，不仅显著提升了天线的增益性能，而且还改善了其工作频带宽度。此外，该天线结构简单、体积小巧、成本低廉，非常适用于需要高性能、低成本解决方案的多种应用场合。未来的研究可以进一步探索更多创新的结构设计和技术手段，以期实现更高性能的微带天线产品。 这项研究为微带天线领域带来了新的突破，为解决实际应用中的问题提供了有力的技术支持。

微带天线设计手册

无线通讯方面的资料， 做手机天线很有用的！

提出了一种新型金属电磁带隙（EBG）结构高增益微带天线。该天线在传统贴片天线的基础上通过增加EBG结构盖板，增益显著提高；在此基础上，根据镜像理论设计了一种人工磁导体（AMC）频率选择表面，有效的抑制了表面波，从而达到了缩小天线体积、展宽带宽的效果。设计完成了一个中心频率为5.8GHz的微带天线，其增益比传统贴片天线提高了10dBi，带宽由0.16%扩展到了8.62%。给出了详细设计过程和具体参数，通过数值仿真和分析证实了金属EBG盖板和AMC表面对天线性能改进的有效性。

微带天线以其重量轻，剖面低，成本低和易于集成微波电路的优点，受到大家的广泛的关注。本文介绍了传输信号频段在3.2~4.4GHz的L型探针馈电的微带天线，以微带天线的辐射原理为基本理论依据，通过理分析以数值计算相结合的方式，研究微波射频段电磁波的特点。文章基于电磁场、微波、微带天线的基本理论进行设计，借助天线设计软件HFSS进行仿真优化。在最后介绍了一副进行优化了的L型探针馈电的微带天线。

主要讲序用ADS 2012仿真软件做一个微带天线的设计

hfss4*1微带天线阵列仿真实例