《微波贴片天线技术》课件.ppt

*************************************双频圆形贴片天线同心环形结构最常用的双频圆形贴片结构2开槽圆形贴片通过槽缝引入第二谐振堆叠圆形贴片垂直叠加不同尺寸圆贴片多馈点圆形贴片利用不同馈点激发不同模式圆形贴片天线因其特有的轴对称性在某些应用中具有优势，特别是在需要圆极化辐射的场合。双频圆形贴片天线的设计原理与矩形贴片类似，都是通过创建多个谐振路径或利用不同谐振模式实现多频特性。同心环形结构是最常见的双频圆形贴片形式，由内圆贴片和外环贴片组成，两者工作在不同频率，通过调整内圆半径和环形宽度控制两个频率。这种结构特别适合设计频率比较大的双频天线，如GPS/蓝牙组合应用。开槽圆形贴片通过在圆形贴片上引入特定形状的槽，如弧形槽、十字槽等，改变表面电流分布，引入新的谐振频率。堆叠圆形贴片则利用垂直方向的空间，叠加不同尺寸的圆形贴片，每层负责不同频段，可实现良好的双频性能和辐射特性。多馈点设计通过在圆形贴片不同位置设置馈点，激发不同的谐振模式，如TM11和TM21模式，实现双频工作。这种方法需要使用功率分配网络，结构较为复杂，但可以实现频率比可控的双频设计。三频贴片天线多重开槽结构在贴片上引入多个不同尺寸和形状的开槽，每个开槽引入一个额外谐振频率。常见的实现方式包括E形、H形、U形开槽的组合，或多个不同长度的狭缝。优点：平面结构，易于制造缺点：开槽之间相互影响，设计复杂多层堆叠结构垂直方向堆叠三个不同尺寸的贴片，通过调整各层贴片尺寸和层间距离控制三个工作频率，每层主要负责一个频段。优点：频率独立可控，辐射性能好缺点：结构复杂，对制造工艺要求高复合型结构结合多种技术，如开槽与寄生元件组合，或嵌套结构与高阶模式利用相结合，实现三频工作。这种复合方法提供最大的设计灵活性。优点：设计自由度大，可实现特定频率比缺点：设计过程复杂，需要精确电磁仿真三频贴片天线比双频天线设计更加复杂，需要更精细的结构控制和优化。在实际应用中，三频天线常用于支持多种通信标准的移动终端，如同时支持GSM、UMTS和LTE的智能手机，或支持GPS、GLONASS和北斗的多模导航接收机。设计三频天线的关键挑战在于实现各频段良好的阻抗匹配，同时保持相似的辐射特性。通常需要使用电磁仿真软件对结构进行全面分析和参数优化，以达到最佳性能。宽带多频贴片天线设计难点宽带和多频设计目标通常相互矛盾，实现每个频段都具有较宽带宽的多频天线是设计中的一大挑战。主要难点包括各频段相互干扰、近频段融合问题、以及各频段辐射特性一致性。解决方案结合宽带技术和多频技术，如在多层结构中引入开槽，或在寄生元件设计中使用厚基板，甚至采用混合基板材料。通过精心设计激励机制，使各谐振模式既相对独立又能形成连续覆盖。典型结构常见的宽带多频结构包括：带有多重嵌套开槽的厚基板贴片、多层堆叠开槽贴片、带有寄生元件的开槽结构等。这些结构通常结合了多种技术，形成复杂但高效的设计方案。宽带多频贴片天线在现代无线通信系统中具有重要应用，特别是在需要支持多个宽带通信标准的设备中，如高端智能手机、多功能无线路由器和先进无线传感网络节点。设计这类天线通常需要先确定各个工作频段的中心频率和带宽要求，然后选择合适的基础结构，再通过引入多种带宽拓展和多频技术，最终通过电磁仿真和参数优化获得最佳性能。值得注意的是，宽带多频设计往往需要在多个性能指标间进行权衡，如带宽与效率、尺寸与频率覆盖范围等。根据具体应用需求确定优先级，有针对性地进行优化设计，是成功开发宽带多频贴片天线的关键。第六章：贴片天线的极化设计极化基本概念电磁波的电场矢量在空间的取向特性，包括线极化、圆极化和椭圆极化线极化设计电场矢量沿固定方向振荡，常见如垂直和水平极化圆极化设计电场矢量端点在垂直平面画圆，包括左旋和右旋极化控制技术通过结构和馈电方式控制辐射波的极化特性天线极化特性对通信系统性能有重要影响，特别是在移动通信、卫星通信和雷达系统中。合适的极化设计可以提高信号接收质量，减少多径衰落，抑制干扰，提高频谱利用效率。贴片天线的极化特性由其结构设计和馈电方式决定。线极化贴片天线设计相对简单，而圆极化设计则需要在天线结构或馈电网络中引入90°相位差，实现方法多样，各有优缺点。随着通信系统的发展，极化多样性和极化可重构等高级极化技术也越来越受到关注，能够提供更灵活的系统配置和更可靠的信号传输。极化的基本概念线极化电磁波的电场矢量沿固定方向振荡，可分为垂直极化（电场垂直于地面）和水平极化（电场平行于地面）。当电场方向与垂直或水平方向成一定角度时，称为倾斜极化。线极化波的特点是电