7.3 微带天线设计实例在线视频

下面介绍几种微带天线的实物

首先介绍的是一个双层微带贴片天线

我们为了拓展

微带天线的带宽

将天线设计为双层

先说天线本身的结构

同轴线馈电上来之后

黄色的是一层介质

绿色又是另外一层介质

它在绿色介质

到第一层的贴片之间

并不是直接短接的

同轴线内导体上来

做了一个小的一个电容片

所以它是一个容性的耦合加载

右边看到的是黄色的蜂窝材料

蜂窝材料的介电常数

都是在1.1或者1.1以下

它是用聚四氟乙烯做成的

蜂巢式中间都是空气

所以介电常数很低

蜂窝材料通常用在低频天线上比较多

这是仿真结果

包括E面和H面的仿真方向图

单层微带贴片的增益

大概是7dB左右

双层微带天线的典型增益

是在8.5-9dB左右

所以

普通的单层微带天线

它的波瓣宽度

差不多是在±40°到±45°之间

这是天线的仿真驻波比

当时的软件仿真精度不是很高

在测试的时候可以看到

天线驻波比曲线

出现典型的W形状

出现了两个谐振点

这两个谐振点有什么好处

实际上是将两个窄带

叠加在一起实现了一个宽带的匹配

这跟采取了双层微带贴片是有关系的

每层贴片都有自己的谐振频率

这两个谐振频率靠的很近

就是一个宽带天线

在特殊设计的时候

可以让它离得很远

就变成一个双频天线

双层微带贴片天线

如果夸张一点

可以相对带宽

达到40%-50%都是有可能的

这里给的是一个

X波段的和Ka的一个4×4的天线阵

贴片大部分长宽比

应该是1.3:1左右

可以看出来

它是窄边侧馈的

天线反面也可以看到

是同轴线的馈电部分

这个同轴线是一个Ka头

(K头)2.92的头

天线的后面有层金属的支撑板

可以看到介质板是黑色的

比较熟悉的人会猜到

是罗杰斯5880的板子

用的是聚四氟乙烯的板子

这种介质版比较软

本身很难放平

做阵列天线的时候

弯曲会使天线的性能大打折扣

所以一般来说

会有一层支撑的平板

天线在外场的时候

需要有一个天线罩

天线罩比较简单

用环氧树脂板来完成

天线的框材质是胶木

就跟复合板的桌子一样的材料

胶木耐温大概在500多度左右

泡沫放在里面

相当于做了一个相框

类似给照片加了一个相框

下面这是一个毫米波天线阵

这个材料的表面是黑色的

用的厚度大概是

0.254mm的罗杰斯板材

从早期的设计可以看到一些细节的问题

比如没有把馈电点放在边上

比较好的设计

是把馈电点远离阵面一点

再做一个1分2功分器

目前这种馈电方式

对天线的成品率有较大的影响

这个天线背面

是一个波导转同轴的设计

用的是BJ320波导进行馈电

单模工作频率是26.5-40GHz

首先是波导转同轴

然后同轴再转微带

这里波导到同轴的时候

这个结构实际上是一个短路的背腔

这张图是一个倒F天线

可以看到天线的体积不大

大小跟笔帽可以比拟

天线的下面是一个小的机箱

采用同轴线边馈

跟上面的贴片短接在一起

与之前设计不太一样的地方是

贴片的另外一侧

与地短接在一起

机箱就相当于地

实物图上很清楚

这种倒F天线

它形状像一个放倒的F而得名

倒F天线有利于天线小型化

但会付出一定的带宽代价

这是该天线的方向图

下面两个方向图

可以看到方向图是歪的

因为当时加的短路位置

不是最合适的

所以天线方向图是歪的

以后大家在设计中

也要注意到这一点

下面介绍的是一个微带曲面天线的设计

是在毫米波上的一个共形天线设计

这个也是一个比较早的设计

因为是毫米波

所以能看出是用BJ320波导

进行馈电的

波导上来之后

做了一个H面的T型节的结构

T型节将能量1分2

再上来之后还是波导的部分

然后转同轴

同轴线内导体上来之后

再跟阵列的微带天线进行连接

微带线上来之后

利用一级一级的1分2功分器

实现了1分2 2分4等等

利用这种软的介质材料

缠绕到柱体上去

构成柱面微带天线阵

这几个单元采用的都是

圆极化微带单元

上下两层相位不同

就可以控制波束的仰角

可以看到为了实现项移

加了“几”字形的相移段

造成上下两层单元

相位有差别

实际做的时候

也是希望波束略微上翘一点

这一节就先讲到这里

谢谢大家