微带（贴片）天线

矩形微带天线：

其中贴片、传输线和gnd通常是金属材料，例如铜。εr是介质的介电常数，介质的厚度为h，通常远小于工作波长，但不要小于0.025λ，否则会对天线效率产生影响。

微带天线的工作频率由L决定，有以下公式：。此式说明微带天线的L大小应该是二分之一的工作波长（在介质中）。

微带天线的输入阻抗由宽度W决定，W增大会使天线的带宽增加同时减小输入阻抗。通常为了获得50 Ohms的输入阻抗，微带天线的宽度会非常大。

宽度W同时也影响辐射场：

辐射场的幅度大小：

方向性：约为5-7dB。

微带天线的边缘场效应（成因）：

上图为工作频率在100MHz的微带天线，可以看到实际天线的工作频率小于100MHz，这是由于边缘场效应引起的有效长度增大，这也是微带天线辐射的原因。通常在设计微带天线时会适当缩小其L来达到谐振频率。

此外，可以看到微带天线的带宽非常窄，矩形微带天线的带宽通常为3%

以下由边缘场效应解释微带天线的辐射：

微带天线在末端的电流为0，等效为开路传输线，则其反射系数为1，那么在微带天线的末端电压为V+，而在馈入端电压为V-，此时微带天线与gnd之间的场如上图所示，在微带天线边缘，辐射场先进入自由空间中，再进入介质中，因此增大了天线的有效长度，此为边缘场效应。电流虽然也在边缘产生，但是gnd中带有等量负电流，因此相互抵消，这也可以解释为什么微带天线可以辐射而微带传输线不能辐射。从中我们可以看到，微带天线的辐射场是由电压产生的，而非偶极子天线中电流分布产生的电场。

微带天线设计中对于边缘场效应的trade-off：微带天线的辐射由边缘场效应产生，那么较小的介质介电常数对应更大的边缘场效应，对微带天线的辐射更有利，但是对于微带传输线，往往需要较大的介质介电常数来减小其边缘场效应。

微带天线的馈入方式：

（1）Inset Feed：如上文所述的微带天线馈入方式，输入阻抗较高，因此修改馈入方式以减小输入阻抗来达到匹配。因半波长微带天线在中心处电流幅度大，阻抗较小，所以将馈入点靠近中心，如下图所示：

对于正弦分布的电流，移动馈入点R会产生pi*R/L的相位差，有以下输入阻抗：，Zin(0)是在末端馈入的输入阻抗。例如有R=L/4，则Zin=1/2 Zin0。

（2）四分之一传输线馈入：有传输线原理可知，可以通过四分之一波长传输线来实现输入阻抗的转化：

有输入阻抗变换公式：，ZA为天线的输入阻抗。输入阻抗可以由Z1进行调整，Z1的大小可以有四分之一波长传输线的宽度控制，微带线越宽，其特征阻抗越低。

（3）Coaxial Cable or Probe Feed：

如下图所示，可从天线下部馈入，同轴电缆从gnd下方接入，其中心部分接到贴片天线上。

当介质层很厚（与工作波长相当）时，该种方式会引入其他电感值，同时同轴电缆的辐射也会对结果产生影响。

（4）耦合（非直接）馈入：

上述的三种馈入方式可以进行如下修改，将传输线和天线非直接接触，这样可以为设计提高自由度，同时间隙会在馈源中引入一个电容，从而可以抵消探头馈源所增加的电感。

（5）Aperture Feeds：

在gnd上打小孔馈入，贴片天线和gnd之间的介质有较小的介电常数，下方的介质有较大的介电常数。该方法的缺点制造比较复杂。

微带天线设计中的参数选取：

根据上文，微带天线的主要参数有W，L，介质介电常数εr和介质厚度h。

其中L的选取控制天线的谐振频率，上文已给出关系式。

W的选取影响输入阻抗和辐射方向图，W越大，输入阻抗越低。

介质介电常数εr越小，则天线边缘场效应越好，辐射效果也越好，同时天线的带宽和效率也会增加。较高的εr会使输入阻抗增加。

但是，较大的εr可以使得天线的尺寸更小，，在例如手机天线设计中，由于空间有限，往往会选取较大的εr来减小天线的尺寸。

增加介质厚度可以提升天线的带宽和效率，但也会引入其他波干扰性能

天线带宽的影响因素：