RF电路设计讲座（1）射频、微波天线技术探微

文章摘要： 正方形面板区域（上图白色部分）是从一介电质结构的顶层面板（上图黑色部分）蚀刻而来的，此介电质结构的另一面（底部）有一接地平面。补片天线本质上是一矩形双极。使用高介电质常数的材料来减少天线的大小。此天线在任何环境下，都很容易安装，它能轻易地安装在车辆或飞机的表面上。补片天线是一种相当窄频的天线。在正方形结构里，一个线性的极化波向外辐射。有许多方法可以达到馈线与阻抗匹配。补片可与一个四分之一波长的高阻抗线匹配，或一条50奥姆线可延伸到补片的内部，如下图所示。阻抗在中心点是最小的，且阻抗值是跟着轴长的增加而增加，所以尺寸的选择是以能得到支持50奥姆的点来决定的。 另一种馈线匹配法是将一同轴线的中心

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正方形面板区域（上图白色部分）是从一介电质结构的顶层面板（上图黑色部分）蚀刻而来的，此介电质结构的另一面（底部）有一接地平面。补片天线本质上是一矩形双极。使用高介电质常数的材料来减少天线的大小。此天线在任何环境下，都很容易安装，它能轻易地安装在车辆或飞机的表面上。补片天线是一种相当窄频的天线。在正方形结构里，一个线性的极化波向外辐射。

有许多方法可以达到馈线与阻抗匹配。补片可与一个四分之一波长的高阻抗线匹配，或一条50奥姆线可延伸到补片的内部，如下图所示。阻抗在中心点是最小的，且阻抗值是跟着轴长的增加而增加，所以尺寸的选择是以能得到支持50奥姆的点来决定的。
　

另一种馈线匹配法是将一同轴线的中心导体透过介电质，在适当的阻抗点接触到补片的底部。补片的中心是经过此结构中的一个过孔（via）接地的，如下方的左图与中图所示。
　

当两边尺寸不同，形成长方形时，补片会产生圆形极化波，如上方的右图所示。这是交叉式双极数组的模拟，而馈线是延着中心点到角落的对角线与补片连结着，为了达到阻抗匹配，必须为补片选择适当的尺寸。

孔径天线

孔径天线包括：
*开放式波导辐射器
*喇叭形（horn）与其他形状的波导辐射器
*喇叭形反射器天线

孔径天线的响应场型与孔径所产生的「远场绕射（far field diffraction）」场型相同。远场场型的近似角宽度是θ = λ/D。一个孔径天线的模型是：在一个无限导电或吸收平面上有一直径D的孔径，且有一平面波由一侧射入。绕射场型越过很大的距离投射在平行面上，将会有一个中央点，其直径是由场型的角宽度公式决定。此模型如下图所示。
　

这是假设孔径的照射度是平均分布的（uniform）。更精确地说，远场场型是分布在孔径各处的电场之傅立叶变换，并且考虑到孔径平面各处之振幅及相位的变动。

一个波导管的开口端变成了一个非常高效率的辐射器，如下图。
　

增加孔径的大小（改变喇叭形状）可以增加波导天线的增益。圆形喇叭也被使用。参见下图。
　

利用圆形极化器可制作一个圆形的喇叭天线，它可以辐射圆形的极化场型。
　

这个装置使用一个传输型极化器，把在长方形波导管中的线性极化，在正方形波导管输出端转换成圆形极化。极化器结合了一种转换功能，从输入的长方形波导管（线性极化）转换成在 45° 位置的正方形波导管。两个相等且互相垂直的线性极化波，在正方形波导管内发射；经由设定波导来使其中一个波有不同的相位速度，一个 90°相位关系在极化器全长四周被建立起来。现在它就具有圆形极化场型，且从圆形喇叭中辐射出去。

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