平板天線主要的缺點(diǎn)有低效率、低功率、high Q、低偏極化純度、broadside directivity(無(wú)法作end-fired antenna)和頻寬非常窄等。對(duì)國(guó)家或軍事的用途上,窄頻寬對(duì)傳送機(jī)密資料是一種好處。對(duì)無(wú)線衛(wèi)星行動(dòng)通訊來(lái)說(shuō),平板天線有和高頻前端模組易結(jié)合的好處,且平板天線的指向性雖然很差,卻很適合應(yīng)用在無(wú)線行動(dòng)通訊系統(tǒng)。
本文首先介紹幾種不同feed in的方法。因?yàn)楦哳l的功率放大器難作,功率很珍貴,要有最大的功率可以進(jìn)入天線中,便要作好阻抗匹配的工作。其次,將介紹二種平板天線的分析方法。一是傳輸線的模型,另一則是cavity的模型,利用安捷倫科技的電腦輔助設(shè)計(jì)軟體ADS(Advanced Design System)實(shí)際設(shè)計(jì)幾個(gè)不同feed in的天線,然後作一總結(jié)。
天線饋入方式
Transmission Line Feed
圖1所示是利用傳輸線來(lái)feed能量進(jìn)入天線中。Feed in 點(diǎn)深入平板天線中對(duì)諧振頻率並不會(huì)有太大的影響,但卻可以改變輸入的阻抗值。Feed in 點(diǎn)位置不同,輸入阻抗就不同。一般對(duì)傳輸線的要求和對(duì)電路的要求一樣,均希望基板厚度要薄,介電常數(shù)要高才能把大部分的電磁場(chǎng)包在基板裡面。但是對(duì)天線來(lái)說(shuō),卻希望基板厚度要厚,介電常數(shù)要低才能使大部分的場(chǎng)幅射出去。因此,兩者之間有矛盾,須作一折衷,才能使得在不連續(xù)處有較少的幅射損失。
圖 1
Coaxial Feed
圖2所示,是利用coaxial cable去feed能量到平板天線上。和TransmissionLine Feed相同,可以在平板天線上找到一個(gè)feed in 點(diǎn)是想要的輸入阻抗,在此把能量送到天線上發(fā)射出去。coaxial cable和平板天線的排列成正交垂直,所以有很好的隔離度,但是利用coaxial cable來(lái)作feed in有一個(gè)缺點(diǎn),就是製作不易,那是因?yàn)樵诨迳洗蚨,並且要把coaxial cable的中心針?shù)I在天線上並不是一件簡(jiǎn)單的事,但因有好的隔離度,所以也廣為大家使用。
圖 2
Coupled Feed
圖3所示,是利用coupled line 把能量耦合到天線上再幅射出去。這種方式耦合的能量通常較小,因此,若要有足夠的能量幅射出去,便須把天線的一邊當(dāng)作coupling edge,耦合能量才夠。
圖3