【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 主瓣通常為最大輻射波束。主瓣旁邊的幾個(gè)小的波束叫旁瓣。天線(xiàn)增益是被研究天線(xiàn)在輻射最強(qiáng)方向的輻射強(qiáng)度與各向同性天線(xiàn)（與被研究天線(xiàn)具有同等輸入功率）在同一點(diǎn)所產(chǎn)生的最大輻射強(qiáng)度的比值，是在波陣面某一給定方向天線(xiàn)輻射強(qiáng)度的量度。 ()天線(xiàn)方向性與天線(xiàn)增益定義略有不同。 ()由于天線(xiàn)存在損耗，天線(xiàn)的輻射功率比輸入功率要小一些，即在數(shù)值上天線(xiàn)增益要比天線(xiàn)方向性小。理想天線(xiàn)能在某一立體角內(nèi)把全部饋入天線(xiàn)的功率輻射出去，且滿(mǎn)足在立體角內(nèi)均勻分布。在理想情況下，數(shù)值上天線(xiàn)增益與天線(xiàn)方向性大小相等。 ()在同樣距離和相同輸入功率條件下，天線(xiàn)方向圖上最大功率密度和理想全向天線(xiàn)（此時(shí)的效率為100%）的輻射功率密度之比定義為天線(xiàn)的增益。按公式來(lái)即 ()為了定量描述傳輸線(xiàn)上的行波分量和駐波分量，引入駐波系數(shù)和行波系數(shù)[16]。傳輸線(xiàn)上最大電壓(或電流)與最小電壓(或電流)的比值，定義為駐波系數(shù)或駐波比，表示為 ()，線(xiàn)上每一點(diǎn)的電壓為入射波電壓與反射波電壓的疊加。 傳輸線(xiàn)上的入射波和反射波駐波系數(shù)和反射系數(shù)的關(guān)系可導(dǎo)出如下 ()故得 () ()行波系數(shù)定義為傳輸線(xiàn)上最小電壓(或電流)與最大電壓(或電流)的比值，即 ()顯然： ()效率有天線(xiàn)效率與輻射效率。因?yàn)榇嬖趽p耗以及入射波存在反射，天線(xiàn)不可能把入射功率全部提供到天線(xiàn)的輸入端口作為天線(xiàn)的輸入功率。同時(shí)，也不可能把從饋線(xiàn)輸入給他的輸入功率全部輻射出去，如介質(zhì)中的介質(zhì)損耗、天線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)中的熱損耗等使得饋線(xiàn)的輸入功率總有一部分要損耗掉。為了便于對(duì)概念的理解，先將天線(xiàn)的有關(guān)的基本功率定義如下：輸入功率：指天線(xiàn)從外部設(shè)備得到的功率。入射功率：指天線(xiàn)從發(fā)射機(jī)等得到的功率。輻射功率：指除去損耗，天線(xiàn)把發(fā)射機(jī)提供的功率輻射出去的功率。損耗功率：指由于介質(zhì)、導(dǎo)線(xiàn)或者地電流等而損耗的功率。反射功率：指反射回來(lái)的功率。根據(jù)以上定義，可得到： ()微帶天線(xiàn)的品質(zhì)因數(shù)包括輻射品質(zhì)因數(shù)、介質(zhì)損耗品質(zhì)因數(shù)、導(dǎo)體損耗品質(zhì)因數(shù)和表面波損耗品質(zhì)因數(shù)四個(gè)部分[17]。它們的關(guān)系如下： ()可表示為 ()式中為輻射縫隙的等效導(dǎo)納，Z為微帶線(xiàn)的特性阻抗?？梢员硎境? ()式中為基底的介質(zhì)角正切值。為基底的磁損耗角正切值。可以表示成 ()式中是天線(xiàn)的電導(dǎo)率，一般情況下認(rèn)為，所以對(duì)天線(xiàn)總的品質(zhì)因數(shù)的影響非常小。如果天線(xiàn)的表面波較低，也可以忽略不計(jì)。那么天線(xiàn)總的品質(zhì)因數(shù)就可近似地表達(dá)成 ()交叉極化電平是用來(lái)衡量天線(xiàn)極化純度的一個(gè)量，定義為交叉極化場(chǎng)強(qiáng)幅度與主極化場(chǎng)強(qiáng)度之比的平方，一般用dB表示。 () 微帶天線(xiàn)的輻射機(jī)理及饋電方式 微帶天線(xiàn)的輻射機(jī)理微帶天線(xiàn)的輻射是由準(zhǔn)模傳輸線(xiàn)、開(kāi)在地板上的縫隙或貼片產(chǎn)生。，通常b是半個(gè)波長(zhǎng)?？梢哉J(rèn)為輻射元兩開(kāi)路邊上的邊緣場(chǎng)產(chǎn)生輻射場(chǎng)。將邊緣場(chǎng)分解為與接地板相對(duì)應(yīng)的切向和法向分量。由于微帶天線(xiàn)中輻射元的長(zhǎng)度，所以?xún)蓚€(gè)法相分量方向相反。在邊射方向上兩個(gè)分量產(chǎn)生反相的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)互相抵消。而與接地板平行的切向電場(chǎng)方向是相同的，它們?cè)谶h(yuǎn)區(qū)的合成電場(chǎng)在邊射方向上相加，在邊射方向上得到的輻射場(chǎng)最大。這就是微帶天線(xiàn)得到的輻射是單向的原理[18]。 矩形微帶天線(xiàn)輻射結(jié)構(gòu) 微帶天線(xiàn)的饋電方式由于結(jié)構(gòu)的多樣性，微帶天線(xiàn)激勵(lì)方式也就存在多樣性，微帶天線(xiàn)的性能和尺寸受微帶天線(xiàn)的饋電方式的影響很大。目前，根據(jù)饋電結(jié)構(gòu)的不同，常用的微帶饋電方法有以下三種[19,20]:1．同軸線(xiàn)饋電同軸線(xiàn)饋電時(shí)，接地板與外導(dǎo)體連接，貼片與穿過(guò)接地板上的小孔及介質(zhì)基片的內(nèi)導(dǎo)體連接。用同軸線(xiàn)饋電的優(yōu)點(diǎn)是：可在貼片內(nèi)任意所需位置選饋電點(diǎn)，便于匹配；同軸電纜在接地板下方，天線(xiàn)面的輻射不會(huì)受到干擾。而不便于集成是同軸線(xiàn)饋電結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)。2．微帶線(xiàn)共面饋電微帶天線(xiàn)最常用的饋電方式是微帶線(xiàn)共面饋電，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且經(jīng)濟(jì)，但微帶饋電線(xiàn)與接地板共面。饋電線(xiàn)本身的輻射會(huì)導(dǎo)致旁瓣電平的升高和交叉極化。另外，微帶饋線(xiàn)位置的選取會(huì)影響天線(xiàn)的增益和頻帶寬度。3．電磁耦合型饋電貼近式饋電是電磁耦合型饋電在結(jié)構(gòu)上的共同特征，因此便于層間連接。在多層陣天線(xiàn)中，由于接地板與貼片之間的間隔比較大，從而能獲得較寬的頻帶；同時(shí)，饋線(xiàn)較接近接地板可以減小了饋電網(wǎng)絡(luò)的輻射干擾。 微帶天線(xiàn)的分析方法求解天線(xiàn)周?chē)臻g的輻射場(chǎng)是微帶天線(xiàn)分析的基本問(wèn)題，輻射場(chǎng)情況得到后進(jìn)而求解天線(xiàn)的增益、輸入阻抗、方向圖、S參數(shù)、頻帶寬度等參數(shù)。微帶天線(xiàn)分析方法有多種，如傳輸線(xiàn)模型、模式展開(kāi)法、矢位法、諧振腔模型法以及并矢格林函數(shù)法等。本文主要介紹兩種常用的分析方法：腔模理論和傳輸線(xiàn)法，兩種理論以矩形貼片天線(xiàn)做物理模型介紹的[21]。1．傳輸線(xiàn)法分析微帶天線(xiàn)的方法中比較傳統(tǒng)的是傳輸線(xiàn)法，這也是比較簡(jiǎn)單的方法。傳輸線(xiàn)法適用于矩形微帶天線(xiàn)。此方法的有以下兩個(gè)基本假設(shè)：(1)微帶貼片和金屬接地板構(gòu)成一段微帶傳輸線(xiàn)，傳輸準(zhǔn)TEM波。饋電方式和饋電位置決定了波的傳輸方向。線(xiàn)段長(zhǎng)度，準(zhǔn)TEM波在微帶天線(xiàn)中的傳輸波長(zhǎng)為。在某一時(shí)刻，場(chǎng)在邊為常數(shù)，而在傳輸方向即L邊是駐波分布。(2)微帶傳輸線(xiàn)的始端和末端兩個(gè)開(kāi)口端，即L的兩端，近似等效為兩個(gè)輻射縫，傳輸線(xiàn)開(kāi)口端的場(chǎng)強(qiáng)即為縫口徑的場(chǎng)?？梢园芽p平面看作位于微帶貼片的延伸面上，（將開(kāi)口面向上折轉(zhuǎn)90度），則開(kāi)口場(chǎng)強(qiáng)隨之折轉(zhuǎn)。 傳輸線(xiàn)法模型利用傳輸線(xiàn)法合理地解釋了輻射原理，模型中將微帶看作一個(gè)場(chǎng)在橫向W方向沒(méi)有變化，在長(zhǎng)度L方向，電場(chǎng)為余弦變化的線(xiàn)型輻射器件。貼片可表示為相距，產(chǎn)生同相激勵(lì)并向地板以上半空間輻射的兩個(gè)縫隙。傳輸線(xiàn)模型雖然局限用于矩形微帶天線(xiàn)和微帶振子天線(xiàn)，但由于傳輸線(xiàn)法特性公式簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，適合工程上的使用。2．腔模理論為解決傳輸線(xiàn)法適用范圍的局限，從而提出的腔模理論方法。腔