上個世紀末期，平板天線曾出現在國內的相關展覽會和市場上，當時能見到的多為日本和韓國生產制造的，如圖1所示的兩款平板天線。但是，由于當時這些平板天線價格昂貴，有些技術指標也不太適合我國使用，所以沒有多久因為打不進中國市場，很快便消聲匿跡了。其實，平板天線在國外，也沒有流行起來，原因多種多樣，而其中主要原因是價格問題，平板天線比反射面天線要貴很多，再加之制造工藝要復雜的多，所以在一定程度上是競爭不過目前流行的反射式拋物面天線的。

在國內，近來出現了平板天線。這些平反天線多數是國內廠家自己生產的，有相應的平板天線的廣告。正因為這些平板天線是國內廠家生產的，因此它考慮到國內所需產品的特點，使國產平板天線既可以接收自己的直播星，也可以出口海外。因此目前國內生產的平板天線一改往曰純進口平板天線的特點，適用性提高了。同時由于工藝上的改善，平板天線的技術指標也大大改觀，再加之由于是國內生產，其生產成本也降低了不少。因此可以說，平板天線在我國已進入了實用性階段。

應該說，平板天線與我們現在已大量使用的反射式拋物面天線有很大的不同。反射式拋物面天線是采用一次或二次反射式的接收天線，而平板天線是直接接收式天線，前者的天線面是起反射作用的，后者的天線面就是直接接收的天線，因此二者有本質的不同。

目前，平板天線有振子式、縫隙式等幾種，它們集中的特點是體積小、重量輕、風阻小、安裝使用方便；內置高頻頭使天線與高頻頭一體化，調節便利；平板天線的效率較高，特別適用于直播星電視的接收。

如果我們將過去進口的一款振子式平板天線的天線面縱向切開的話，我們就會見到這個天線面是由五層材料組成。如圖2。

第一層和第五層為天線保護層，又稱天線罩，是用耐腐蝕介質做成。它起到防止氧化、衰減紫外線對印刷板電路的影響、防雨、雪侵蝕的作用。圖2的結構圖中沒有畫這二層。

第二層為接收天線層。是一層印刷電路板金屬層，它的上面印刷著許許多多排列整齊的單元振子形成的天線陣，故可稱天線基板層。這一層決定著平板天線的技術質量。單元振子的形狀是多樣的。

第三層為印刷電路板的介質層，它支撐著第二層。

第四層為接地導體層，它是一層金屬箔板，既起到對天線陣的反射作用，又是饋線的一部分，組成微帶傳輸線。天線陣的輸出，與裝在平板天線板后的高頻頭聯接。

由此我們可以看出，平板天線有一個較為復雜的結構，采用著微波技術中的微帶電路技術，對其工藝要求的又很高，特別是天線陣中饋電相位的同相性要求極其嚴格。它和反射式拋物面天線的結構相差很大，因此設計與制造都有較大的難度。平板天線理論的提出已有二十余年的歷史，至今才見到質優價廉的平板天線的出現于國內市場，其原因恐怕就在如此。           　　

振子式平板天線及其工作原理

*注意*直播電視的出現，使*注意*下行信號的頻率提高到12GHz，波長變短達到2．5cm，這為平板天線的出現提供了可能。因為平板天線不可能做的很大，只有波長較短時，平板天線才可能做的較小些。

實際上平板天線是從雷達和無線電通信中常用的陣列式天線移植到Ku波段*注意*電視接收天線上來的。

所謂陣列式天線，就是將許許多多半波振子單元天線進行有規律地排成行和列而形成。如圖3。通常每個相鄰半波振子單元之間，包括行距與列距，相隔半個波長的整數倍，從而構成一個天線陣。半波振子的單元的數量取決于平板天線的增益要求，增益要求愈高，其采用的半波振子單元也就愈多。例如，平板天線增益要求達到34dB，那么平板天線的半波振子單元，就得有480個之多。因此振子單元愈多，增益愈高，平板天線的面積也就愈大。

何謂半波振子單元天線呢?如圖4(1)，這是一付對稱天線，其每一端臂長1／4波長，是用金屬導體制作而成，兩端全長為1／2波長，這種天線稱半波振子天線。如果一付天線長度恰好為半個波長，此時的天線呈現為諧振狀態，其特性阻抗最小且為純阻，無電抗，損耗最小故輻射最大。其輻射的方向性圖如圖4(2)，即以半波天線為軸，向垂直于軸線的四周輻射，從剖面看形成8字形輻射。如果再在半波振子天線平行—側口一反射板，其輻射方向就成為圖4(3)所示，輻射成了單方向性的。除主瓣輻射之外，增加了二個副瓣輻射，即有了其它方向輻射，盡管較小。

當我們明白了單一的半波振子天線的輻射特性后，就可以分析由若干個半波振子天線單元形成的天線陣，即陣列式天線的特性了。由垂直于天線陣的方向來看，由于入射電波距各個振子的行程相同，電波的相位都相等，天線陣的輻射能量為各個半波振子輻射能量相加，因此天線陣輻射能量為單個振子輻射能量的倍數。

而從天線陣的行與列平面的方向即從平行于平板天線方向來看，入射波到每個半波振子的行程不等，相差半個波長，因此每個半波振子電波相位都差半個波長，即相差180°，故半波振子間相位相反，輻射相互抵消，總的輻射為零。

對于既不是垂直于平板天線也不是平行于平板天線的其它方向電波而言，如圖6，各振子間在該方向電波行程差為L。不難看出，由于不同方向電波，目口不同入射角9的電波，所形成的行程差L也不相同，天線在該方向形成的輻射強度也不相同，因此天線會出現一些不同于主輻射的輻射方向，即出現旁瓣輻射。旁瓣輻射的數量和強度與半波振子的數量相關，振子越多，旁瓣越多，其強度越弱。

由以上分析我們得知，陣列式天線在接收垂直于天線面方向上電波能量最強，而來自天線面平行方向上的電波是最弱的，是接收不到的。至于接收其它方向的電波能力，也有一點，而這是我們所不歡迎的，可以通過加大天線陣中半波振子的數量，來加以消除。因此我們可以說，平板天線主接收方向是垂直于天線的法線方向。如圖7。同時我們也由此感覺到，平板天線與反射式拋物面天線一樣，天線口徑越大，方向性越強，天線口徑越小，方向性越差。這也說明只有小口徑天線，才可能實現一鍋多星的道理。 　　

平板天線中半波振子單元的幾種等效輻射單元 

在平板天線中，采用陣列式天線，而它的基本單元是半波振子單元。而這種基本單元，我們又可以稱其為天線的輻射單元。在Ku波段，頻率范圍如果是恫．7—12．75GHz，那么對應的波長在2．353-2．564cm之間。1／2波長為7．177-1．282cm，取其平均值，半個波長為1．23cm在實際使用中，由于還要考慮天線有個縮短因素，因此半波振子單元的實際長度還要乘以縮短系數0．85-0．9，所以實際半波振子單元長度為1．0455—1．107cm之間，取其平均值便是1．076cm，目口11mm左右，這個長度范圍便是平板天線中單元(半波)振子的長度，只有在這個長度范圍內的生產制造的平板天線，才適合接收11—12GHz的Ku波段*注意*信號。

上面我們分析了平板天線中的基本單元或稱輻射單元是半波振子天線，但由于它僅能接收線極化的電波，形式單一，尺寸也不能縮小。所以在實際使用中，人們常用其它各種等效形式的輻射元來替代它。這樣生產出來的平板天線不僅面積、尺寸減少些，而且有的可以接收圓極化波?，F在就讓我們認識一下這些等效輻射元。

1、片狀形等效輻射元：如圖8中(1)，依靠上、下電極組成的極片作為輻射單元。片狀圖形種類較多，圖8(1)僅為片狀形一例。

2、同平面電極形等效輻射元：如圖8中(2)，依靠電極與周圍的接地線構成。同平面電極在其相鄰的縫隙處產生電場，來輻射電波。此例為圓極化輻射單元。

3、槽縫形等效輻射元：如圖8中(3)，由上下兩塊金屬板形成封閉波導，而上板開有許多槽縫，將空間電波導入并在內部匯集由波導引出。這方面技術將在后述內容中介紹。

4、線狀形等效輻射元：如圖8中(4)，沒有單元振子，而依靠傳輸線上各不同位置的電流分布產生同相輻射。因此將線做成曲折矩形，變折部分為傳輸線，平直部分為輻射振子。

振子式輻射單元間的饋電

平板天線中的輻射單元的饋電是一個難度較高的技術性問題，必須保證各輻射單元完全是同相饋電，才能使平板天線有較高的增益和較強的方向性。振子式平板天線各輻射單元依靠微帶饋線來饋電，饋電線路不僅要保證各個輻射單元要同相饋電，而且要保證各個輻射單元之間聯接與微帶饋線間的阻抗匹配問題，這樣才能達到衰耗小、效率高。

由于各輻射單元振子是多個連接使用，因此電路是不斷地并聯。每二個輻射單元并聯一次，阻抗便降低一半，所以饋線的特性阻抗會發生改變，國此要特別注意它們之間的匹配。微帶傳輸線是做在同一基板上，不可能用改變帶間距離的方法來改變阻抗，所以只有改變微帶寬度來控制阻抗變化。為了使不同線段間匹配，饋線上還裝有許多入／4阻抗變換器。

為了保證處于不同部位的單元振子都能得到同相位的饋電，因此在設計振子式平板天線布線時，通過調整微帶饋線的長短來達到這一目的。

振子式平板天線與高頻頭的聯接

由于平板天線各輻射單元是靠微帶饋線聯接的，電波在振子處已變為感應電流，各微帶饋線集中匯總后可以直接以電流形式傳輸給高頻頭中下變頻器。既不需要饋源，也減少了由電波的電場形式轉換為電流形式的損失，有利于信號的接收。

對于既不是垂直于平板天線也不是平行于平板天線的其它方向電波而言，如圖6，各振子間在該方向電波行程差為L。不難看出，由于不同方向電波，目口不同入射角9的電波，所形成的行程差L也不相同，天線在該方向形成的輻射強度也不相同，因此天線會出現一些不同于主輻射的輻射方向，即出現旁瓣輻射。

由以上分析我們得知，陣列式天線在接收垂直于天線面方向上電波能量最強，而來自天線面平行方向上的電波是最弱的，是接收不到的。至于接收其它方向的電波能力，也有一點，而這是我們所不歡迎的，可以通過加大天線陣中半波振子的數量，來加以消除。因此我們可以說，平板天線主接收方向是垂直于天線的法線方向。如圖7。同時我們也由此感覺到，平板天線與反射式拋物面天線一樣，天線口徑越大，方向性越強，天線口徑越小，方向性越差。這也說明只有小口徑天線，才可能實現一鍋多星的道理。 　　

平板天線中半波振子單元的幾種等效輻射單元 

在平板天線中，采用陣列式天線，而它的基本單元是半波振子單元。而這種基本單元，我們又可以稱其為天線的輻射單元。在Ku波段，頻率范圍如果是恫．7—12．75GHz，那么對應的波長在2．353-2．564cm之間。1／2波長為7．177-1．282cm，取其平均值，半個波長為1．23cm在實際使用中，由于還要考慮天線有個縮短因素，因此半波振子單元的實際長度還要乘以縮短系數0．85-0．9，所以實際半波振子單元長度為1．0455—1．107cm之間，取其平均值便是1．076cm，目口11mm左右，這個長度范圍便是平板天線中單元(半波)振子的長度，只有在這個長度范圍內的生產制造的平板天線，才適合接收11—12GHz的Ku波段*注意*信號。

上面我們分析了平板天線中的基本單元或稱輻射單元是半波振子天線，但由于它僅能接收線極化的電波，形式單一，尺寸也不能縮小。所以在實際使用中，人們常用其它各種等效形式的輻射元來替代它。這樣生產出來的平板天線不僅面積、尺寸減少些，而且有的可以接收圓極化波。現在就讓我們認識一下這些等效輻射元。

1、片狀形等效輻射元：如圖8中(1)，依靠上、下電極組成的極片作為輻射單元。片狀圖形種類較多，圖8(1)僅為片狀形一例。

2、同平面電極形等效輻射元：如圖8中(2)，依靠電極與周圍的接地線構成。同平面電極在其相鄰的縫隙處產生電場，來輻射電波。此例為圓極化輻射單元。

3、槽縫形等效輻射元：如圖8中(3)，由上下兩塊金屬板形成封閉波導，而上板開有許多槽縫，將空間電波導入并在內部匯集由波導引出。這方面技術將在后述內容中介紹。

4、線狀形等效輻射元：如圖8中(4)，沒有單元振子，而依靠傳輸線上各不同位置的電流分布產生同相輻射。因此將線做成曲折矩形，變折部分為傳輸線，平直部分為輻射振子。

振子式輻射單元間的饋電

平板天線中的輻射單元的饋電是一個難度較高的技術性問題，必須保證各輻射單元完全是同相饋電，才能使平板天線有較高的增益和較強的方向性。振子式平板天線各輻射單元依靠微帶饋線來饋電，饋電線路不僅要保證各個輻射單元要同相饋電，而且要保證各個輻射單元之間聯接與微帶饋線間的阻抗匹配問題，這樣才能達到衰耗小、效率高。

由于各輻射單元振子是多個連接使用，因此電路是不斷地并聯。每二個輻射單元并聯一次，阻抗便降低一半，所以饋線的特性阻抗會發生改變，國此要特別注意它們之間的匹配。微帶傳輸線是做在同一基板上，不可能用改變帶間距離的方法來改變阻抗，所以只有改變微帶寬度來控制阻抗變化。為了使不同線段間匹配，饋線上還裝有許多入／4阻抗變換器。

為了保證處于不同部位的單元振子都能得到同相位的饋電，因此在設計振子式平板天線布線時，通過調整微帶饋線的長短來達到這一目的。

振子式平板天線與高頻頭的聯接

由于平板天線各輻射單元是靠微帶饋線聯接的，電波在振子處已變為感應電流，各微帶饋線集中匯總后可以直接以電流形式傳輸給高頻頭中下變頻器。既不需要饋源，也減少了由電波的電場形式轉換為電流形式的損失，有利于信號的接收。

此時的高頻頭，可以是集中參數式，也可以是分布參數微帶式。而且還可以把高頻頭直接裝在平板天線后面，或者通過微帶式高頻頭直接做在平板天線里面，使其成為天線－高頻頭一體化的新型結構，既美觀也改善了可靠性，真是一舉雙得。目前，市場上平板天線已絕大部分是平板天線＋高頻頭一體化的平板天線了。