南京航空航天大学硕士学位论文
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图表清单
图2. 2微带线馈电结构示意图 (5)
图2. 3同轴线馈电结构示意图 (6)
图2. 4口径耦合型馈电结构示意图 (7)
图2. 5临近耦合馈电结构示意图 (7)
图2. 7理想缝隙天线与互补的片状对称振示意图 (9)
图2. 8微带阵不同的馈电方式 (16)
图3. 1微带线馈电的圆环缝隙天线的基本结构 (17)
图3. 2平面圆环缝隙天线的反射损耗示意图 (18)
图3. 3圆环形缝隙天线远场归一化增益方向图 (19)
图3. 4远场增益情况示意图 (19)
图3. 5功率分配器原理图 (20)
图3. 6二路三端口等功率分配器基本结构 (20)
图3. 7一分八等功率分配器结构示意图 (21)
图3. 8一分八等功率分配器原理图 (22)
图3. 9一分八等功率分配器版图 (22)
图3. 10端口（1）的反射损耗示意图 (23)
图3. 11端口（2）的反射损耗示意图 (24)
图3. 12端口（1）到端口（2）的传输系数 (24)
图3. 13一分八等功率分配器馈电的八单元圆环缝隙天线阵列 (25)
图3. 14八单元圆环缝隙天线阵列反射损耗示意图 (26)
图3. 15八单元圆环缝隙天线阵列远场归一化增益方向图 (26)
图3. 16八单元圆环缝隙天线阵列远场增益方向图 (27)
图3. 17平底型反射腔的结构示意图 (28)
图3. 18带背腔的八元圆环缝隙阵列的反射损耗示意图 (28)
图3. 19带背腔的八元圆环缝隙天线阵列远场归一化增益方向图 (29)
图3. 20带背腔的八元圆环缝隙天线阵列远场增益情况示意图 (29)
图4. 1常见圆形缝隙天线结构 (31)
图4. 2改进的圆形缝隙天线结构.....................................................................................................32 图4. 3圆形缝隙结构半径Ra 对天线带宽的影响.. (33)
图4. 4圆形金属贴片半径Rb 对天线带宽的影响..........................................................................34 图4. 5圆形金属贴片与圆形缝隙下边沿间距g 对天线带宽的影响 (34)
图4. 6介质板厚度h 对天线带宽的影响.........................................................................................35 图4. 7介质板相对介电常数r ε（epsilon ）对天线带宽的影响. (36)
图4. 8宽带圆形缝隙天线反射损耗示意图 (37)
图4. 9圆形缝隙天线远场归一化增益方向图 (38)
带背腔的平面微带天线的研究与设计
VI
图4. 10圆形缝隙天线实物图 (38)
图4. 11圆形缝隙天线实物与仿真的反射损耗示意图比较 (39)
图4. 12调谐三角片在背腔中不同的放置方式 (40)
图4. 13调谐三角片在背腔中的两种不同放置方式对天线带宽的影响 (40)
图4. 14调谐三角片的直角边长度对天线带宽反射损耗的影响 (41)
图4. 15十字调谐结构在背腔中的结构示意图...............................................................................42 图4. 16十字调谐结构的宽度ht 对天线反射损耗的影响示意图.. (42)
图4. 17 5.5ht mm =时背腔带十字调谐结构的圆形缝隙天线电压驻波比随频率变化情况 (43)
图4. 18背腔中添加十字调谐结构的圆形缝隙天线远场归一化增益方向图 (44)
图4. 19背腔中添加十字调谐结构的圆形缝隙天线实物图 (45)
图4. 20背腔中添加十字调谐结构的圆形缝隙天线实测与仿真的反射损耗比较 (45)
图5. 1基本正弦曲线 (48)
图5. 2正弦辐射臂 (49)
图5. 3二臂正弦天线结构图 (49)
图5. 4相对的两个正弦臂 (50)
图5. 5渐变线示意图 (52)
图5. 6指数渐变微带巴伦结构示意图 (53)
图5. 7正弦天线反射损耗示意图 (54)
图5. 8正弦天线远场归一化增益方向图 (55)
图5. 9端口电阻对天线带宽的影响 (55)
图5. 10正弦天线馈电巴伦反射损耗情况示意图 (56)
图5. 11单层涂覆型吸波材料示意图 (60)
图5. 12多层吸波结构 (60)
图5. 13由透波层和吸波层构成的单层吸波结构 (62)
图5. 14吸波材料的厚度与反射系数之间的关系 (63)
图5. 15背腔某一圆筒区域填充吸波材料示意图 (64)
图5. 16带背腔的正弦天线的反射损耗情况 (64)
图5. 17带填充吸波材料的背腔的正弦天线远场归一化增益方向图 (66)
表2. 1微带贴片天线与微带缝隙天线间的比较 (9)
表2. 2相对带宽间的表示关系 (12)
表3. 1平面圆环缝隙天线结构参数 (18)
表3. 2一分八等功率分配器的设计参数 (23)
表4. 1宽带圆形缝隙天线设计参数表 (36)
表5. 1正弦天线设计参数表 (54)
表5. 2正弦天线馈电巴伦设计参数表 (56)
表5. 3吸波层的介电常数和厚度随频率的变化 (62)
南京航空航天大学硕士学位论文
注释表
英文缩写中英文全称
HFSS （High Frequency Structure Simulator）商业三维电磁仿真软件
CST （Computer Simulation Technology）商业三维电磁仿真软件
ADS （Advanced Design System）先进设计系统EDA仿真软件
Matlab （Matrix Laboratory）商业数学软件
CPW （Coplanar Waveguide）共面波导
EMC （Electromagnetic Coupling）电磁耦合
GCPW （Grounded Coplanar Waveguide）接地共面波导
UGCPW （ungrounded coplanar waveguide）不带接地板的共同波导馈电方式MSA （Microstrip Slot Antenna）平面缝隙天线
Pd （Power divider）功率分配器
UWB （Ultra Wideband）超宽带
BW （Bandwidth）带宽
VSWR （V oltage Standing Wave Ratio）电压驻波比
FIA （Frequency Independent Antenna）非频变天线
Balun （Balanced-to-Unbalanced-Transformer）平衡到不平衡馈电巴伦
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承诺书
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南京航空航天大学硕士学位论文
第一章绪论
1.1 平面微带天线的发展背景和意义
微带辐射器的概念首先是在1953年由G.A. Deschamps提出来的，但是，过了二十年之后，当较好的微带辐射器理论模型及敷铜、敷金的介质基片的光刻技术发展以后，实际的天线才被制造出来；最早的实际制作的微带天线是在20世纪70年代初期由Howell和Munson研制而成：1973年，R. E. Munson提出了一种微带天线单元的设计；1974年，J.Q. Howell对基本的微带贴片天线（矩形和圆形）进行了相应的研究与设计[1]。
和普通的微波天线相比而言，平面微带天线主要具有如下的一些优点[2]：
（1）体积比较小，重量比较轻，剖面也比较薄；
（2）具有平面的结构，可以制作成与导弹、卫星等载体的表面相共形的结构；
（3）馈电的网络可以与天线结构一起制作，可以用印刷电路技术进行大批量的生产；
（4）能够与有源器件和电路集成在一起成为单一的模件；
（5）比较容易获得圆极化特性，实现双频段、双极化等多种功能 [2]。
正是由于平面微带天线有了上述的一系列优点，微带天线在诸如：多普勒及其它雷达系统、卫星通讯系统、指挥和控制系统、无线电测高计、导弹遥测系统、便携装置、武器信管、复杂天线中的馈电单元、环境检测仪表、卫星导航接收机和遥感、生物医学辐射器等许多重要的系统中获得了比较广泛的应用[2]。
所以，尽管现在有关平面微带天线的研究已经比较深入比较和全面，我们还是应该努力地去完善有关平面微带天线的研究内容，并发掘它的更多的应用层面。
1.2 反射背腔在平面微带天线中的应用
平面微带天线可以细分为许多种类（后文中会进行一些相关介绍），不同种类的平面微带天线具有许多无可替代的优点，平面微带天线的辐射特性也可以根据不同的种类实现单向或者双向的辐射。在很多实际的应用场合中，我们可能会遇到这样一种情况，按照系统应用的相关
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