微带与印刷天线设计（原书第3版）

本书为该畅销书的第3版更新，涵盖了所有类型的印刷微带天线设计，从矩形到圆形，宽带和双频，以及毫米波微带天线和微带阵列。
这本书的特点是对矩形和圆形微带天线效率和表面波现象进行了新的分析。在此基础上，对矩形微带天线的交叉极化分析和抑制进行了扩展。文本中添加了微带天线阵列几何选项。Vivaldi天线的设计已根据zui近的分析进行了修订和更新。此外增加了一章，阐述了毫米波微带天线和阵列的设计注意事项。增加了关于短路环、贴片环、并馈OMA、带状线串联槽、倒F、RFID环路耦合器、CPW单极子和特征模式天线设计的章节。并对PIM、效率计算、双带和平行板传输线、分贝的发展历程、回波损耗和回波损耗、新阻抗匹配方法，以及印刷天线巴伦的新附录进行了扩展。
以商业应用为目的，以实践工程师为目标，本书从一位经验丰富的工程师的角度介绍了印刷天线及其设计，该工程师在该领域工作多年，实施了本书中的所有设计概念和技术，是天线设计师和工程师的必备读物。

适读人群 ：天线设计师和工程师；相关专业高年级本科生、研究生、科研人员等
本书前两版为平面微带天线设计人员编写，这一版在前两版的基础上进行了扩展，新增了该领域新的研究成果，例如：为利用全波分析软件HFSS进行更精确的建模，对铜导体内部的场进行了计算，对四分之一波长微带天线的阻抗带宽与相对介电常数之间的关系进行了更彻底的研究；介绍微带阵列中串联/并联馈电结构；指出常见教科书中设计的几何图形限制天线固有阻抗带宽的问题等。既提供了简单实用、可制造的天线设计实例，又提供了其他参考资料，方便读者研究更复杂的设计。同时考虑了商业应用，是天线工程师了解天线领域前沿技术的极佳参考。

前言

本书的第1版和第2版是为平面微带天线设计人员编写的，第3版在前两版的基础上进行了扩展。第3版包含了一些在微带和印刷天线设计中有用的细节和主题，而这些在其他学术著作中通常是找不到的。由于许多印刷天线需要平衡馈电和阻抗匹配，因此附录中添加了有关巴伦设计和分析的内容。第3版在编写时考虑到了商业应用，但也可用于航空航天和其他领域。书中所选的设计对作者的整个职业生涯都非常有用，而且极具实用价值。
很多微带天线设计都非常复杂，但是本书侧重于简单和易于数学推导的设计，不涉及几何图形，并以特别的方式推导合理的谐振和特性。第3版包括微带和印刷天线领域的最新研究成果，简洁易懂，不但提供了一些简单实用、可制造的天线设计实例，还提供了一些参考资料，方便读者研究更复杂的设计。
第3版补充了大量新内容，让概念更清晰，并对矩形和圆形微带天线的效率分析进行了拓展。利用全波分析软件HFSS（High Frequency Simulation Software）可以分离出辐射损耗、导体损耗、介电损耗和一种被认为是表面波损耗的额外损耗。为实现尽可能精确的建模，书中对铜导体内部的场进行了计算，对四分之一波长微带天线的阻抗带宽与相对介电常数之间的关系也进行了更彻底的研究。该版本还介绍了微带阵列中的串联/并联馈电结构，重写了Vivaldi天线部分，指出了常见教科书中设计的几何图形限制了天线固有阻抗带宽的问题，并且添加了许多有用的设计，以及对附录进行了扩展。

第3版尽量使用公制度量单位，并避免使用厘米这个单位。使用公制度量单位后，毫米成为日常的度量单位，这基本上消除了图纸上小数点的使用，大幅减少了错误的发生。房屋的宽度可以是23 000mm，也可以写为23m。在以米为单位的度量标准体系中禁止使用厘米。度量专家Pat Noughtin指出，在比较表中的数字时，选择一个能以整数表示数据的度量单位更容易对表中的数字进行比较。如微波工程师使用2450MHz，而不是使用2450GHz。如果扫频范围是从850MHz到2450MHz，那么用GHz来替换1000MHz会让认知不连续，这是没有意义的。在每个地方都用1000来替代公制单位量级是没有必要的。在日常工作中，毫米、克和毫升经常用来表示整数的长度、质量和体积。可能的话，介质基板的厚度可以用微米（）作单位，从而在电磁频谱的微波和毫米波频段上用整数来描述基板厚度。

密耳（mil）这个过时的术语也不是正式长度单位，因此书中不会使用。微米或纳米则是符合标准的公制单位。当天线设计以毫米为单位表示时，它的尺寸应全部以毫米为单位。微波基板的厚度最好以微米为单位，因为用此单位可以产生整数值。我已经在书中对这部分内容做了比较表，但是当设计中有基板厚度，且设计是以毫米为单位时，基板厚度仍以毫米表示。对于高频情况，微米则比毫米适用范围更广。

在描述插入损耗时，将不再使用单位dB/in，而是使用单位dB/100mm。用该单位表示的数值比以dB/in表示的更大，因此更实用。例如4dB/100mm的插入损耗，可以毫不费力地转换为40dB/1000mm或40dB/m。而将4dB/in转换为以dB/ft或dB/yd为单位的数据，则没有这么直观、方便。
在本书的第2版附录A的表A1中，铜箔的厚度以每平方英尺的质量来表示。一些经典的教科书中表示05oz铜的厚度为0000 7in，或0017 78mm。通常来说，在美制度量单位中最小的长度单位是英寸
旧式最小的单位是巴利肯（barleycorn）,相当于1/3in，常用来定义鞋子的尺寸。 ，所以会有一些不合理的单位量级，从而产生类似的小数位数。这就不如使用公制度量单位方便。在此版书中，表A1用的是公制单位，它将克每平方米与铜箔厚度微米联系了起来。例如，150g/m2相当于18的铜箔厚度。这避免了度量单位中的英尺和英寸的混用带来的潜在混淆错误。因此制造商可以通过沉积量来衡量铜箔的数量，而不是测量其厚度。美制度量单位换算如表A2所示。
当我还是一名本科生时，我在Kilomegacycle中看到了一个带有校准图的定向耦合器。尽管我们已经取得了一些进展，但是在度量标准方面仍然有很大的改进空间。

目录



译者序

前言
第1章微带天线1

11微带辐射器的起源1

12微带天线分析方法2

13微带天线的优缺点3

14微带天线的应用3

参考文献4

第2章矩形微带天线6

21传输线模型6

22空腔模型11

23线性矩形微带天线的辐射
方向图15

24四分之一波长微带天线18

25圆极化设计21

251单馈圆极化21

252双馈圆极化微带天线设计26

253正交（90°）耦合器27

254阻抗带宽和轴比带宽28

26效率29

27介质基板覆盖的微带天线
设计31

28矩形微带天线的设计过程32

29圆极化微带天线的设计指南34

210基于电磁耦合的矩形微带
天线35

211超宽带矩形微带天线35

212矩形微带天线交叉极化37

参考文献39

第3章圆形微带天线45

31圆形微带天线的特征45

32方向性系数47

33输入电阻和阻抗带宽48

34增益、辐射方向图和效率49

341TM11模的效率49

342TM21模的效率51

343TM02模的效率52

35圆形微带天线的辐射模式53

351TM11偶极模53

352TM11偶极模的圆极化设计53

353TM21四极模55

354TM02单极模57

36圆形微带天线的交叉极化59

37环形微带天线60

38短路环形微带天线62

参考文献63

第4章宽带微带天线65

41宽带微带天线概述65

42微带天线宽带化65

421使用容性槽的微带天线宽带
匹配66

422使用带通滤波器的微带天线
宽带匹配68

423微带天线集总单元宽带匹配
示例70

424集总单元到T线转换71

425实频技术宽带匹配73

43贴片形状优化带宽74

44宽带单极子方向图贴片环75

参考文献77

第5章双频微带天线79

51矩形微带双频天线79

52多谐振器双频天线80

521耦合微带偶极子80

522叠层矩形微带天线81

53采用双工器的双频微带天线
设计83

54使用遗传算法的多频带贴片
整形85

参考文献85

第6章微带阵列87

61平面阵列理论87

62矩形缝隙微带天线阵列88

63孔径激励分布90

64微带阵列馈电方式93

641并联馈电微带阵列93

642串联馈电微带阵列95

643串联/并联驻波馈电98

644串联/并联匹配抽头式馈电
阵列99

645馈线辐射和损耗102

646微带传输线辐射 103

65耦合104

参考文献109

第7章印刷天线111

71全向微带天线111

711低旁瓣全向MSA114

712OMA的元素塑造116

713单短全向微带天线116

714共同馈电全向微带天线117

72锥形天线119

73微带馈电缝隙天线122

74带状线系列开槽天线125

75倒F天线127

76电小天线128

761电小天线限制128

762曲线天线129

763曲线天线辐射模式133

764减少短路平面的半贴片PIFA134

765双频PIFA138

77锥形巴伦印刷偶极子138

78对数周期巴伦偶极子140

79RFID环形天线和耦合器142

710CPW柔性单极子143

711特性模式天线144

参考文献145

第8章毫米波微带天线149

81毫米波设计的一般考虑149

82共馈电贴片阵列151

82128GHz示例151

82260GHz示例152

参考文献153

附录A微带天线基板154

附录B数值方法165

附录C平面传输线170

附录D天线专题179

附录E阻抗匹配技术188

附录F印刷天线的巴伦199