宽带微带天线技术研究(3)

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1.4 本文的工作

本节针对微带天线研究现状，简要描述了其优缺点及国内外的形式，了解目前平面宽带天线的主要技术水平和分类，并对平面宽带天线的不同形式进行归类，总结不同分类的性能和特点，对比分析不同形式天线的优劣，预测平面宽带天线的技术参数和工艺结构发展趋势。

2 平面宽带天线的研究背景和意义

近年来，由于通信行业的飞速发展，为了满足各类电子设备的需求，对于天线的研究一直没有停止。设计制造出高辐射效率、小型化、宽频带以及满足各种奇特要求的天线的任务，一直被微波业界各位专家学者钻研着。一直以来，采用印制板工艺生产的平面天线在微波天线中一直占有重要的位置。主要原因有以下几点。其一，降低天线的制作成本；其二制作出的产品精度高；其三产品的重复性很好；其四非常适合大批量的生产。

平面天线型式很多，它可按照馈电型式、辐射机理、工作原理、天线的外形和阵列结构等等进行分类。按照辐射机理，基本可分为以下两类。第一类是基于谐振结构的谐振型天线，包括了常见的微带贴片天线、缝隙天线及印刷振子天线等。这类天线的尺寸相对来说较小，不过其工作带宽却比较窄；与其相对的一类是非谐振型的天线，比较典型的有漏波天线、微带行波天线以及平面Vivaldi天线等。相对而言，这类天线的工作带宽就比较宽了而且定向性也比较高，不过尺寸比较大。

由于现代电子系统的集成度的不断增高，我们对天线的尺寸要求也越来越高。从上文中我们可以看出平面谐振型天线的尺寸相对来说比较小而且易于集成，因而它受到了更多的关注。所以说，近年来，对于此类天线的小型化与宽带化技术的研究也越来越多。文献综述

目前，在研究平面天线的领域中，大致存在以下几个主要研究方向。

2.1 平面天线的实现

将天线平面化，通俗来说就是将三维的立体结构的天线在二维上(平面上)实现。通过降低天线在物理结构上的维度之后，就可以利用高精度高效率的制作工艺以及成熟的平面加工技术来加工天线。举个例子，通过平面化技术，我们就可以将维护困难、结构复杂的抛物面天线以平面反射阵的方式低成本高精度的加工实现[15]。另外，著名的Vivaldi天线也可以看做是一种平面化的喇叭天线[16]。

2.2 平面天线的宽带化

随着无线电通信系统的广泛应用，作为天线的一个非常重要的参数，工作带宽所要达到的要求越来越高。比如，超宽带通信系统需要工作于3. 1GHz到10. 6 GHz的超宽带天线[17]。另外，严格意义上来说，天线的工作带宽并非简简单单的指驻波带宽这一点，在工作带宽内，方向图和极化方式等参数也要有一定程度的一致性。由于天线平面化后减少了一个维度，因而展宽天线带宽的任务变得更加艰难。所以如何在有限的尺寸上尽可能的展宽平面天线的工作带宽，是一个极具学术意义和实用价值的研究课题。

2.3 平面天线的小型化

除了工作带宽之外，天线的物理尺寸也是其一个关键参数。为了满足无线系统的各种要求，在一些对小型化要求极高的现代通信设备中（例如手机），给工程师预留的天线尺寸往往极为狭小，同时系统对这类天线的性能要求也非常的严格。一般来说，天线的性能和尺寸两者有相互影响。如何既照顾到天线的尺寸和又兼顾到天线的性能是个一难题。此外，天线尺寸和加工成本也有着密切的关系。既理想又实用的天线应当满足以下几个要求：在电性能良好的情况下，天线的尺寸尽可能的小；而在细节方面比如说一些敏感的耦合结构则应该尽可能的大，因为这样的天线对于加工误差来说不太敏感，所以可以选择精度较低的加工工艺来降低生产成本；同时由于天线的总体尺寸小，就容易降低成本。