23、微带天线误差建模与反射天线可靠性多学科设计分析

微带天线误差建模与反射天线可靠性多学科设计分析

1. 微带天线机电耦合模型与误差分析

在微带天线的研究中，存在一些关键参数用于描述其特性。在相关公式（14）、（15）、（16）中，$d_{peaks}$ 是粗糙表面峰与峰之间距离的均方根，它被当作底面正方形的边长；$b_{base}$ 是从样本中提取的凸起数量；$h_{tooth}$ 是凸起部分高度的均方根。

当微带天线在工作频率下与馈线良好匹配，且电压驻波比小于 2 时，相对带宽 $BW$ 和腔体品质因数 $Q$ 满足以下关系：
$BW = \frac{1}{\sqrt{2}Q} \times 100\%$ （17）

品质因数和天线的总功率损耗如下：
$Q = \frac{2\omega W_e}{P_r + P_c + P_d + P_{sw}} = \frac{1}{Q_r} + \frac{1}{Q_c} + \frac{1}{Q_d} + \frac{1}{Q_{sw}}$ （18）
其中，$P_r$、$P_c$、$P_d$ 和 $P_{sw}$ 分别是辐射损耗、导体损耗、介质损耗和表面波损耗功率；$W_e$ 是谐振时腔体的时间平均电能存储；$Q_r$、$Q_c$、$Q_d$ 和 $Q_{sw}$ 分别是对应辐射损耗、导体损耗、介质损耗和表面波损耗的品质因数。

对于工作在 $TM_{01}$ 模式的天线，对应辐射损耗的品质因数为：
$Q_r = \frac{3}{8} \frac{\lambda}{h} \frac{L}{W} \epsilon_r$ （19）
这里，$L$ 是微带天线的长边；$W$ 是微带天线的宽边；$\epsilon_r$ 是介质基