张秋红

摘要：随着航空和航天技术的发展，天线的发展在无线应用中的作用越来越重要。本文主要论述了微带天线与共面波导天线的技术方法，介绍了微带天线结构参数的确定方法和共面波导天线特性阻抗的约束条件，以及它们的优缺点，最后讨论了两种天线的发展趋势。

关键词：微带天线；共面波导天线；带宽

中图分类号TN8 文献标识码A 文章编号2095-6363（2015）12-0041-01

近年来，天线的应用越来越多。对天线的发展要求已经越来越高，一些小型化、体积小、集成度高的天线越来越受到人们的青睐。在工程实践中，上世纪七十年代，Howell和Munsonz成功制作出最早的微带天线。在国内外，大量有关微带天线的学术论文和研究报告不断被发表，微带天线建立了独立的课题。由于微带传输线得到了较好的发展，共面波导线也逐渐发展起来，1969年C.P.Wen教授首先提出了共面波导结构。本文主要分析研究微带线和共面波导线相同与不同点。

1.微带天线和共面波导天线的技术概括

1.1微带天线的介绍

微带天线是由一种可以粘贴在介质基片上的金属辐射贴片所构成的天线。铜和金是组成金属贴片常用的金属，金属贴片形状的选择可以是任意的，通常选择常规的形状作为金属贴片，用以简化分析和预测其性能。微带天线基片的介电常数比较低，是为了增强边缘辐射场的场强。但是，基片的介电常数需要大于5才能够满足微带天线其他性能的需要，这样就会使得辐射边缘效应未能够得到增强，从而产生较大的矛盾。所以，微带天线参数的优化要从选择合适的介质基片的介电常数开始考虑。

微带天线种类繁多，最普遍的是微带贴片天线和微带缝隙天线。微带贴片天线是在介质基片上附加金属贴片，金属贴片可以是任意形状。同轴线和微带线主要用于贴片天线馈电。微带缝隙天线是一种口径类的天线，介质基片上另一侧的微带线激励的接地板上的缝隙是构成微带缝隙天线的缝隙的主要部分。

1.2共面波导天线的介绍

共面波导是在微带线之后提出来的。它和微带线都是共面传输线，在结构上存在一定的差异。共面波导的构成是由介质基片和三条导带构成，中间结构称为信号带，它是一种薄的金属贴片导带；接地导带是位于两侧的导带，是由两条平行金属并与中间金属贴片距离较近的导带构成。共面波导通常采用介电常数比较高的介质基片。共面波导不存在下限截止频率，这是由于共面波导传输的是准TEM波。

共面波导主要由以下两种结构：一是常规的背面无金属底板覆盖的共面波导，二是背面存在金属底板覆盖的共面波导；此外还有微机械共面波导。

2.微带天线和共面波导天线之间优缺点

微带天线具有诸多优点，例如重量轻、体积小、制造成本低、剖面薄、能够实现圆极化和双极化工作，可以做成双频率天线，也可以做成共形天线。微带天线存在增益较低，频带窄，辐射性能差，功率容量较低等缺点，从而限制了微带天线的发展。

共面波导天线具有以下优点，较低的制作成本、相对简单的制作工艺、较宽范围的特性阻抗。它与有源、无源器件连接十分方便，集成度会更高，便于实现集成化和小型化。共面波导也存在一些的缺点，比如基片半导体材料的价格相对偏高，衰减和损耗较大，导热能力差，不利于大功率放大器的实现。

3.微带天线与共面波导天线的发展趋势

3.1宽频带

微带天线虽然诸多优点，但其带宽比较窄限制了发展，虽然有加载枝节，多缝隙等方法来扩展天线带宽，但是其他参数有时却没有得到很好的优化。虽然共面波导天线具有比微带天线更宽的工作频带，但共面波导的谐振频率多，频段多，如何使共面波导的多频段充分利用是急待解决的天线问题。

3.2高效率

天线的辐射效率是天线的辐射功率与输入功率之比。虽然现在已有解决微带天线效率低和共面波导损耗大的改进方案，但天线效率仍与理想数值有很大的差距。因此提高天线的有效效率，增大能量利用率，都将对于天线的发展产生十分有益的作用。

4.结论

虽然微带线和共面波导发展较早，各种结构的天线都已被设计，但是微带线和共面波导仍存在着一定的欠缺，仍需对于这两种天线进行研究和改进。小型化天线的设计，天线带宽展宽的方法，天线增益的扩大等仍有待于深入研究。随着科学技术的蓬勃发展和应用需求的日趋加强，微带天线和共面波导天线将会日趋完善。