Microstrip Antenna

1. Microstrip Antenna 簡介

微帶天線 (Microstrip Antenna)就是利用微帶線 (Microstrip line)結構，由導体薄片在背

面有地平面的介質基板上 (比方是 FR4)，透過微帶線或同軸探針當饋線 (feed)提供激

勵訊號能量，使導体薄片與接地板之間激勵高頻電磁場，通過導体薄片四周與接地

板之間縫隙向外輻射。

微帶天線的特性會與下列幾個因素密切相關：

� 導體圖樣的大小、形式、連接方式

� 導體圖樣與參考地平面的相對關係

� PCB 介電材質與厚度

� 饋線方式與饋線位置

微帶天線依據其輻射單元的形狀，大致可區分成五類：

� 微帶貼片天線 (矩形、圓形、橢圓形 )

� 微帶振子天線 (窄長條型 )

� 微帶線型天線 (微帶線 )

� 微帶縫隙天線 (平面溝槽 )

� 微帶陣列天線 (由以上不同天線單元連接組成的陣列結構 )

饋電方式分成： a. 微帶線饋電 (側饋 )、b. 同軸線饋電、 c. d.電磁耦合饋電

饋電位置分成：中心饋電、偏心饋電、任意饋電

微帶天線的優點是：可以做的既薄又小，便於與積體電路形成單一模組，易於組裝

與生產

便於獲得圓極化，容易實現雙頻段、雙極化 . . .等多功能工作

微帶天線的缺點是：工作頻帶 /帶寬窄 (常規設計約中心頻率的 1%~6%)，功率容量小

有導体和介質損耗，並會激勵表面波，導致輻射效率降低

2. Microstrip Patch Antenna

2.1 Square Microstrip Antenna

微帶線共面饋電式微帶線共面饋電式微帶線共面饋電式微帶線共面饋電式 -- 中心饋電中心饋電中心饋電中心饋電

1. 定義 29.5mm*29.5mm 的正方形 patch antenna，板厚 1.6mm 的堆疊高度，FR4

介電係數 4.25

2. At 2.44GHz

微帶線共面饋電式微帶線共面饋電式微帶線共面饋電式微帶線共面饋電式 -- 偏心饋電偏心饋電偏心饋電偏心饋電

3. 定義 29.5mm*29.5mm 的正方形 patch antenna，板厚 1.6mm 的堆疊高度，FR4

介電係數 4.25

4. At 2.44GHz

偏心饋電容易形成多諧振頻點

同軸線饋電式同軸線饋電式同軸線饋電式同軸線饋電式 -- 中心饋電中心饋電中心饋電中心饋電

5. 定義 29mm*29mm

電係數 4.25

偏心饋電容易形成多諧振頻點，天線效果較差

中心饋電中心饋電中心饋電中心饋電

29mm*29mm 的正方形 patch antenna，板厚 1.6mm 的堆疊高度

的堆疊高度，FR4 介

6. At 2.4GHz

此天線於 2.37GHz~2.42GHz~2.47GHz 的特性阻抗史密斯圖 (Smith Chart)

同軸線饋電式同軸線饋電式同軸線饋電式同軸線饋電式 -- 偏心饋電偏心饋電偏心饋電偏心饋電

7. 定義 29mm*29mm 的正方形 patch antenna，板厚 1.6mm 的堆疊高度，FR4 介

電係數 4.25

6. At 2.4GHz

2.2 Rectangular Microstrip Antenna

1. 定義 29mm*38mm 的矩形 patch antenna，板厚 1.6mm 的堆疊高度，FR4 介電

係數 4.25

patch 從方形改成矩形，

略寬 )

2. At 2.4GHz

，若 L 不變只增加 W，天線的諧振頻點大致維持不變天線的諧振頻點大致維持不變 (頻帶

2.3 Circle Microstrip Antenna

1. 定義半徑 17.5mm 的圓形 patch antenna，板厚 1.6mm 的堆疊高度，FR4 介電

係數 4.25，但 feed 移到離圓心 8mm 處，以維持從 feed 到最近的 patch 邊緣

約 17.5-8=9.5mm

2. At 2.4GHz

從以上的方形、矩形、and feed location 都有關，

厚和介電係數也有關 )

3. Microstrip Dipole Antenna

3.1

3.2

4. Microstrip Line Antenna

4.1 延著板邊繞線

1. 定義線長 172.5mm

地平面的大小大於此

、圓形 patch antenna，可以觀察到天線諧振頻點與

，簡單說：與 feed 到最近的 patch edge 的距離有關

Microstrip Dipole Antenna

Microstrip Line Antenna

172.5mm、線寬 1mm 的 Trace，離地平面 1.6mm 的堆疊高度

地平面的大小大於此 patch size

可以觀察到天線諧振頻點與 patch size

的距離有關。 (與板

的堆疊高度，而這

2. At 2.55GHz

3. At 1.45GHz

4.2 集中板子一側繞線

1. 定義線長 155mm、線寬 1mm 的 Trace，離地平面 1.6mm 的堆疊高度，而這

地平面的大小大於此 patch size

2. At 1.51GHz