张照恒 姚 斌 张建宇 李 琳

云南师范大学物理与电子信息学院

1 天线高增益的研究现状

随着无线电科技的发展，提高天线及微带天线的增益俨然成为天线研究的一个重要课题。国内外基本一致地将工作重心放在天线阵的研究上。2012年，瑞典的林雪平大学与隆德大学以及贝尔实验室合作研发出了128个阵元数目的天线阵。期间，丹麦的奥尔堡大学和美国的莱斯大学也做了类似工作。国内也同样重视天线阵的研究。2014年，“863计划”启动了针对128～256天线的Massive MiMO技术的立项工作。近年来，国内外关于天线阵列和解耦技术的相关论文层出不穷，有不少研究是针对提高单体阵元天线的增益而开展的。相比于天线阵的研究，该研究同样非常重要，因为阵元即是阵列的基础。

国内外关于提高单体的阵元天线增益的研究成果主要有透镜方法、基于高零点线性叠加的圆形微带天线的高增益方法等，均取得了不俗的成果。文章设计的模场塑造方法也是针对单体天线。

2 微带天线的辐射机理与增益分析

以矩形贴片微带天线为例，其工作模式一般为TM10模。在此工作模式下，微带天线的周边电场如图1所示。

微带天线能在空间产生的辐射类型取决于如图1所示的微带天线周边的电磁场，显然，微带天线在z轴正方向的辐射最强，因为其周边的电场既有与微带天线贴片平行的Et分量，又有与微带天线贴片垂直的En分量，仅在z轴方向上可以得到4条周边中的其中两条边上来自于Et分量产生的辐射叠加（其他辐射将在z轴方向上抵消），故相当于辐射增强了一倍。……