一、研究的目的及意义
课题名称：基于微波CAD的微带贴片天线及其匹配网络的研究与设计
随着通讯事业的发展，天线作为无线电设备的重要组成部分，越来越受到人们的关注。微带天线作为一维小型化天线，具有体积小、重量轻、成本低、馈电网络可与天线结构一起制成、易实现双频、多频段工作和容易获得圆极化等突出优点，并且非常有利于集成。在天线应用中占有非常重要的地位,目前已在空间电子学、生物电子学和常规天线领域获得了广泛的应用。微带天线阵在雷达目标精确识别、电子对抗、地质矿藏勘探、地球物理勘测等众多军用和民用领域应用广泛。但是其频带窄、功率容量小、损耗大和基片对性能影响较大等缺点也大大限制了其应用范围。近年来越来越多的天线设计工作者将精力放在扩展天线带宽、缩小天线尺寸、改善极化特性和实现双频及多频等工作上。开缝、加裁、叠层、附加源网络、采取特殊形式等计数方法更是层出不穷。综上所述，对微带天线的研究与设计已经成为一项十分有意义的工作。
二、课题国内外现状
在十九世纪八十年代，赫兹用天线成功的接受到了电磁波，之后，天线技术迅猛发展，日趋成熟。在1953年由Deschamps提出来了微带天线的概念，但是并未引起工程界的重视。在五、六十年代只有一些零星的研究，但过了二十年，当较好的理论模型及对敷铜或敷金介质基片的光刻技术发展之后，实际的天线才制造出来。在1995年由法国Gutton和Baissinot发表了专利。Howell和Munson在二十世纪七十年代初期研制成功了最早的微带天线。在微带贴片天线中由于微带天线本身固有属性造成匹配带宽过窄，为了解决工作带宽过窄的问题，许多扩展阻抗匹配带宽的技术被提出来，主要有缝隙耦合技术，多贴片叠加和共面技术，添加短路贴片和短路探针技术，采用L型馈线的电磁耦合技术，贴片开槽和弯折技术，共面波导技术等。
1985年，缝隙耦合技术首先被提出来，许多理论模型和数学方法被用来分析这种天线，包括传输线模型，空腔模型以及求解积分的方程组的方法，再后来的一段时间内，学者们通过优化缝隙天线的各个尺寸，实现了近70%的相对工作带宽。1979年，叠加贴片天线首次提出之后，围绕叠加贴片天线的研究相继展开。1993年，宽带高增益的叠加贴片天线被提出。Croq等采用缝隙耦合和叠加贴片的技术实现了20%的相对工作带宽，Rod等采用叠加贴片技术，使用同轴探针馈电实现了25%的相对工作带宽。
尽管如此，天线的方向图仍无法保持单向性，高频段交叉极化较大。针对上述天线交叉极化指标过大的问题，Petosa采用差分激励方式，C.L.Mak采用双L型馈线激励，H.W.Lai等提出对馈线反复弯折的技术，上述论文提出的改进技术通过引导辐射贴片上表面电流的流向来减小交叉分化，有效降低了交叉极化的指标。
在单频段天线研究成果基础上，许多学者也相继展开了关于双频天线研究，Kin-Lu Wong在1997年提出了一种天线，这种设计在FR4介质板上蚀刻矩形辐射贴片，采用同轴探针激励，通过在激励源附近添加短路探针的技术实现了双频功能，但是这种设计两个频带的带宽很窄，均在3%以下。随后1998年A.Serrano-Vaello等在印刷电路板上制作了领结状偶极子天线，该天线覆盖了925MHz和1.77GHz移动通信频段，单是工作带宽也只有3%左右。Chiba等采用U型贴片和短路技术实现双频功能，带宽同样也很窄。针对上述双频天线带宽较窄的局限，Luk等在实现宽带贴片天线的基础上，采用两条L馈线激励高低两个独立贴片，分别在900MHz和1.8GHz实现了近15%的相对工作带宽。2007年，K.L.Lau等通过对贴片弯折和采用短路贴片技术，分别在900MHz和1.8GHz实现了近20%的相对带宽。Wen-Chung Liu等采用共面波导激励的非对称天线结构，高低频分别实现了25%和99%的相对工作带宽，但是工作频段内天线的方向图不稳定。在2009年W-C.Liu等提出了适合WLAN使用的双频微带天线，但是这种设计在高低频段只有一个谐振点，因此宽带较窄。2011年，You-Chieh Chen等采用共面波导激励微带偶极子缝隙天线，也实现了双频特性。
三、发展趋势
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