祸合电容以实现小型化，典型结构如图5.1（b）所示。天线的谐振频率主要取决于短路探针的粗细和位置，天线尺寸可缩减50%以上。其主要缺点是:(l)阻抗匹配极大地依赖于短路探针的位置及其与馈电点的距离，往往需要馈电点的精确定位和十分微小的距离，在制造公差上要求极高。(2)带宽较窄，不利于实现宽频。(3)H面交叉极化电平相对较高。电阻加载就是将短路壁替换为低阻抗的切片电阻，在进一步降低谐振频率的同时还可以增加带宽。随加载电阻增大，天线总品质因数降低，带宽展宽，制造公差降低，但这些性能的提高是以牺牲增益为代价的。一般，加载1?切片电阻，增益下降约1.5dB。加载切片电容也可以有效降低谐振频率，减小天线尺寸。 5.2采用高介电常数材料介质层
微带天线是一个半波辐射结构。矩形微带天线通常采用比较薄的介质基 片(h<
可知，天线谐振频率f?与?r成反比，因此对于固定的工作频率，可以采用?r较大的高介电常数基片来降低f?，从而减小天线尺寸。
图5.2是用于GPS的接收机的圆极化切角微带天线图。图(a)和(b)采用不同介电常数的基片材料，天线工作频率同样是1575MHz。图(a)采用的是普通微波介质材料?r=3，h=1.524mm;图(b)所示天线采用的是陶瓷材料?r=28.2，h=4.75mm。天线(b)采用比天线(a)更厚的介质层是为了保证有足、够的圆极化轴比带宽。
图5.2采用不同介电常数介质层的天线尺寸对比
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可见，天线(b)的面积只有天线(a)的10%，这和式(3-l)计算的结果是一致的。因此，采用?r=28.2的陶瓷材料代替?r=3的普通微波材料，在固定的工作频率上，天线的尺寸可以缩小90%。这类高介质天线的主要缺点是:(1)激励出较强的表面波，表面损耗较大，使天线的增益减小，效率降低。(2)天线带宽较窄，为提高增益，常在天线表面覆盖介质。如图5.3所示，天线下层是高介电常数介质，上层覆盖了介质，在实现小型化的同时得到了较高增益。
图5.3表面覆盖介质层图 图5.4表面开槽
5.3表面开槽
微带天线表面开槽技术，又称“曲流技术”，是通过表面开槽改变电流路径从而实现天线小型化的一种行之有效的方法，目前在微带天线小型化及圆极化中的应用最为广泛。微带天线表面开槽分为“辐射贴片开槽”和“接地板开槽”两种形式。贴片开槽技术简单来讲，就是在贴片表面开不同形式的槽或细缝，这些细缝切断了原先的表面电流路径，使电流绕槽边曲折流过而路径变长，在天线等效电路中相当于引入了级联电感。由于槽很窄，它可以模拟为在贴片中插入一无限薄的横向磁壁。选择适当的槽形及开槽位置，就可以降低天线的谐振频率，从而等效减小了天线的尺寸，实现小型化。如图5.4所示，在贴片表面开了四个L形槽，降低了天线的谐振频率，天线尺寸比开槽之前减小了20%。
以矩形微带贴片天线为例，如图5.5所示为矩形贴片的非辐射边插入一U形细缝后的贴片表面电流分布。可以看出，天线表面电流被有效的弯曲，固定尺寸的矩形贴片上电流路径的有效长度大大增加，天线谐振频率显著下降，天线尺寸大大减小。
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图5.5贴片开槽后表面电流分布
“开槽”后天线的辐射机理可以参考微带缝隙天线来分析。不同的是，贴片天线的缝隙开在贴片上，而缝隙天线的缝隙是开在接地板上。缝隙天线的辐射场可以用电矢量位法计算，当缝宽比真空波长小很多时，可由推导出的公式求出E面和H面上的方向图。
式中：
接地板开槽技术形式与贴片开槽无异，也是利用细缝改变电流路径，保持贴片形状不变，在接地板上开槽，可以引导贴片中的电流发生弯曲，增加电流路径的有效长度，降低谐振频率。同时，接地板开槽使微带天线的Q值有所降低，相应的带宽也会增加，本文将加载技术与表面开槽技术结合在一起使用，有效地实现了微带天线的小型化。将贴片表面适当开槽，同时加载适当长度的短路壁，得到了比较理想的谐振频率以及带宽，而且天线尺寸较小，满足实际需要。 5.4附加有源网络
缩小无源天线的尺寸，会导致辐射电阻减小，效率降低。可利用有源网给的放大作用及阻抗补偿技术弥补由于天线缩小引起的指标下降。有源天线具有以下良好特性:(l)工作频带宽。利用有源网络的高输出阻抗、低输入阻抗，可以使天
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线带宽高低端频比达到20?30。(2)增益高，方向性好。(3)便于实现阻抗匹配。(4)方便实现天线有关性能参数的电控(包括方向图、主波方向和前后辐射比等)。(5)有源天线阵具有单元间弱互藕的潜在性能，而且有源天线还无需考虑噪声及非线性失真等问题。
6微带天线的多频技术
目前移动终端手机天线的多频技术的研究热点就是三频或多频手机天线。从实现双频或多频段工作的贴片结构以及基片等物理结构上来分类，实现多频工作可采用单片或双片两种方式。
采用单贴片:(l)利用几种不同的自然模式(矩形贴片如TM10模和TM01模)。（2）通过加载或开槽的方法改变贴片各种自然模的场分布，进而使谐振频率受到干扰。这两种方法都可以实现双频或多频工作。
采用多贴片:(1)单层介质。利用谐振频率不同的贴片形成双谐振，或采用各个辐射单元构成多频点谐振。(2)利用多层重叠贴片结构形成多个谐振器，从而产生多频段工作特性;采用多层贴片重叠、各自馈电的贴片结构，形成双频段工作特性。
多贴片结构比较复杂，近来微带天线的发展方向是小型化，易集成。单贴片方法中，通过销钉加载或开槽改变贴片自然模场分布的方式，具有原理简单、易于实现的特点，应用极广。
实际设计的天线在实现多频的同时，一般都要综合采用其它技术来实现别的性能指标(如极化等)，但结构比较复杂。本文从实现双频的角度，介绍两种常见的多频天线的实现方法。 6.1开槽加载
通过在贴片表面加载细而小的裂缝来改变电流分布，从而改变天线谐振的自然模，实现双频的目的。不同的贴片形状、不同的槽的形状(L形，U形，十字形，T形等等)使得多频技术具有极大的发展空间。
如图6.1是一矩形微带天线结构图。主要参数如下（单位：mm）:介质层相对介电常数:?r=2.65，高度h=1.6；方形贴片边长a=50；外围槽lm?ln=10?3.4,
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宽度W1=1；中间槽lx?ly=10?3.4，宽度W2=0.5。
图6.1开槽加载结构图图 图6.2 谐振时回波损耗
在贴片上开了五个十字槽，其中外围的四个实现双频谐振，中间的十字槽用来实现圆极化，采取同轴馈电。图6.2给出谐振时的回波损耗，通过改变外围四个十字槽的长度，可以对频率和带宽进行调节。 6.2销钉加载
销钉加载也是比较常见的一种实现双频的方法。它占用面积小，实现方便，还能在一定程度上改善频带的宽度。
如图6.3是一结构比较简单的平面倒F天线。主要参数如下(单位:mm):辐射贴片L?W=48?25，高度h=10；细槽lx?ly=1?20;短路壁宽度w=2;同轴探针及短路销钉位置分别为(X1Y1，)=(-20，10.5)，(X2，Y2)=(20，10.5)；接地板80?60。
销钉和馈电圆柱对称分布，为了得到足够的频率衰减和拓宽频带，在天线的一边上加载了短路壁，并且在表面加载了一条细槽来降低谐振频率。如图6.4可见，由于销钉的作用，天线实现了双频工作。
图6.3销钉加载结构图 图6.4 谐振时回波损耗
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