微带天线课件.ppt

频率可重构 方向图可重构 频率、方向图均可重构 微带天线可重构技术 微带天线可重构技术 微带天线可重构技术 微带天线可重构技术 Micro-Electro-Mechanical Systems简称MEMS，这种技术可以在普通硅片上集成机械部件、传感器、激励装置和电子元件。与传统集成电路(IC)制造工艺相类似，MEMS采用一种称作“显微机械加工”的技术，在硅片上蚀刻或添加结构层，从而制成这种称为MEMS的器件。 MEMS MEMS技术是一场技术的革命，它可以将一个系统制作在硅片上，使体积、功耗、制作成本呈指数次方的减小，同时随着技术的不断成熟，MEMS由于其高集成度可靠性也会超过传统的设备。 MEMS MEMS的出现是一个里程碑，它使得很多以前并不相关的学科走到一起，而且随着MEMS技术的不断完善，MEMS的应用前景将会是十分广泛的。目前MEMS技术有三大主要应用领域： 生物技术 加速度计 通信领域 MEMS 这种RF-MEMS开关与传统的PIN管或场效应管相比具有很多优点。主要表现在：第一，这种接触式开关具有很小的分布参数因而传输损耗比较小；第二，这种结构的开关没有半导体器件所固有的电流－电压非线性特性，减小了传输失真；第三，带宽很宽；第四，能与普通的MMIC电路集成；第五，控制所用的功耗小。目前也存在一些不足，主要是开关速度慢（MEMS开关是微秒级而GaAsFET是纳秒极）；存在“粘滞”现象(Stiction)，这是元件某些部分由于物理上的紧密接触而相互粘连在一起，并不自行分开而使器件失效。 MEMS 当开关处于“off”状态，即金属层处于自由悬置状态，信号可以以很低的插入损耗通过介质层上的金属图 (a)；当开关处于“on状态，即在金属膜和电极间加上直流电压，此时悬置的金属膜由于静电力的作用被吸附，通过绝缘层与电极相接触，此时射频信号会被反射图(b)。 MEMS 介质覆盖效应 在微带天线应用中，考虑到对环境防护的需要或某种性能的需要，往往要加介质覆盖。谐振频率随覆盖层厚度的增加呈单调降低，随覆盖层的厚度增加，驻波比先减小而后增大，而微带天线带宽则随覆盖层厚度并无明显变化。 介质覆盖效应 覆盖介质层导致天线方向图、辐射效率和增益的变化。 介质覆盖效应 覆盖介质层导致天线辐射效率提高。 介质覆盖效应 微带天线馈电技术 在微带天线的设计中，选择合适的馈电方式[1]，对实现所设计的天线性能至关重要。对微带天线进行馈电的两种基本方式是：（1）用微带线馈电；（2）用同轴线馈电。若按馈电技术分类，可概括为4种基本技术，包括边沿馈电、探针馈电、口径耦合及临近耦合。 微带天线馈电技术-微带馈电 边沿馈电技术是微带贴片天线最早的一种激励方法。一般情况下，微带馈线与贴片的一条辐射边接触，它具有其他的馈电技术不具有的几个优点。因为馈电单元和贴片可以蚀刻在同一块板上，故一个主要优点是制造工艺简单，因此大多数平面阵都采用边馈技术。这种方式很容易控制输入阻抗水平；通过简单的将馈线插入贴片导体，贴片的辐射边时，谐振阻抗可以调谐为高达150~200Ω，而当接触点位于贴片的中心时下降为只有几个欧姆。 探针馈电贴片具有几个重要的优点。第一，馈电网络通过一个接地面与辐射部分分离，这个特性使得它可以分别对每一层进行优化；第二，在所有的激励方法中，探针馈电有可能是最有效的，因为馈电机制直接与天线接触，并且馈电网络的大部分与贴片隔离，从而使虚假辐射最小。虽然探针馈电方式在连接方面比较复杂，但是其高效性仍然使它应用广泛。 微带天线馈电技术-同轴馈电 微带天线馈电技术-耦合馈电 临近耦合贴片的关键特性在于它的耦合机制在本质上是电容性的，这与直接接触法相反，后者主要是感性的，耦合机制的差异显著的影响了可以获得的阻抗带宽，因为边馈和探针馈电几何结构的感性耦合限制了可使用材料的厚度。因此，本质上临近耦合贴片的带宽宽于直接接触馈电贴片。 微带天线馈电技术-口径耦合 叠层之间通过接地面分开，馈线与贴片天线之间通过接地面上的窄缝进行藕合。与直接接触式相比优点:与边馈贴片天线不同，它可以对馈线和基板进行优化；与探针贴片相比，它不需要垂直互联，从而简化了制造工艺但同时保持了印制电路技术的共形特性。然而由于需要多层制造工艺，各层之间的对齐定位非常重要。多层天线还会产生其他问题，介质间存在的间隙将显著改变天线的输入阻抗特性，特别是在高频时间隙的阻抗特性较大。叠层之间的粘合材料对天线的作用也至关重要。 微带天线元技术 1 圆极化技术 2 宽频带技术 3 多频带技术 4 可重构技术 微带天线圆极化技术 1 圆极化波是一个等幅的瞬时旋转场 2 一个圆极化波可以分解为两个在空间上和时间上均正交的等幅线极化波。 3 任意极化波可分解为两个旋向相反的圆极化波 4 左旋和右