12、微带天线技术详解：从矩形到环形的设计与应用

微带天线技术详解：从矩形到环形的设计与应用

1. 矩形微带天线

矩形辐射贴片天线通过邻近耦合的方式与微带传输线相连，传输线偏离贴片中心，二者无直接电接触。这种设计有四个关键参数，可用于实现良好的阻抗匹配和轴比：
- 贴片的长宽比（$L_p/W_p$），其中$L_p$和$W_p$分别为矩形贴片的长度和宽度。
- 矩形贴片中心到微带线中心线的偏移长度$L_0$。
- 贴片天线边缘到微带线边缘的距离$S$。

通过调整这些参数，能在选定的设计频率下激发两个幅度相等、相位差为 90°的正交模式。要获得右旋圆极化（RHCP），需满足$L_p < W_p$且$-W_p/2 < L_0 < 0$。

有一个天线模型采用介电常数为 2.6 的覆铜基板构建，其贴片长度$L_p = 56$mm，宽度$W_p = 58$mm，长宽比为 0.966；微带馈线宽度$W_S$为 4mm，$L_0 = 14.4$mm，$S = 13.8$mm。测量结果显示，在视轴方向轴比为 0.3dB，在视轴周围 60°角度范围内轴比为 2dB。2dB 轴比带宽为 0.55%，电压驻波比（VSWR）小于 2 的带宽在中心频率 1.575GHz 时为 3.5%。

微带馈线下方的接地平面可防止后向辐射，实现良好的前后比（FBR），同时避免馈线的杂散辐射。天线的谐振频率可通过改变贴片天线的尺寸进行调整，也可通过改变微带馈线末端的开路终端位置进行微调。贴片基板变薄时，增益会略有提高；基板变厚则反之。使用较薄的馈线基板会提高工作频率。不过，这种馈电方式的缺点是贴片和馈线需要精确对齐，且轴比带宽相对较窄，这是单馈设计的典型特点。

2. 圆形右旋圆极化微