高阻抗表面型PBG結(jié)構(gòu)貼片天線的設(shè)計

由于微帶貼片天線具有體積小、重量輕、低剖面、易加工、共形等優(yōu)點，所以在軍事和民用方面都有著廣泛的應(yīng)用前景。眾所周知，集成電路的基底是一些高介電常數(shù)材料，而微帶貼片天線在低介電常數(shù)基底上才能獲得最佳性能。位于高介電常數(shù)基底的貼片天線由于表面波的損耗輻射效率很低，并且頻率帶寬極窄，當(dāng)應(yīng)用的頻率變高時這種情況更加突出，導(dǎo)致貼片天線的增益和效率下降，并且在陣列情況下還會有高的交叉極化電平和互耦電平。為了實現(xiàn)微帶貼片天線的集成化，同時避免昂貴的基底混合技術(shù)，就必須在高介電常數(shù)基底上實現(xiàn)高效率的貼片天線。近年來出現(xiàn)的新型光子晶體貼片天線能夠較好地改善以高介電常數(shù)介質(zhì)為基底的貼片天線的性能。光子晶體貼片天線是指基于光子晶體的貼片天線。所謂光子晶體，或稱PBG材料，是指將高介電常數(shù)的介質(zhì)周期性的放置所產(chǎn)生的一種人工電磁晶體，該電磁晶體的表面波波矢圖在某一頻率范圍內(nèi)出現(xiàn)一個頻率禁帶，簡稱禁帶。通過在貼片天線中人為的引入光子晶體結(jié)構(gòu)，并利用光子晶體的禁帶效應(yīng)，抑制沿基底傳播的表面波，增加天線輻射到空間的電磁波，從而改善天線的性能。本文所采用的高阻抗表面型PBG結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、帶隙性能好、可以集成等優(yōu)點，在天線的設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用。

1 PBG天線設(shè)計
本文設(shè)計的矩形貼片天線，是中心頻率為10 GHz的矩形微帶天線(輻射元為矩形)，饋電方式選為中心側(cè)饋。采用ROGER3010材料做為基板，厚度h=1．28 mm，相對介電常數(shù)=10．2。矩形貼片的尺寸為L×W。貼片單元的尺寸由經(jīng)驗公式計算可以得出：

利用ADS自帶的計算傳輸線的軟件LineCalc來計算傳輸線的寬度ω=0．162 mm。