一種新型寬頻帶E型微帶天線的設計
摘要:介紹一種新型E型結構的微帶天線。在U型微帶天線中間加一段傳輸線構成新型E型微帶天線,產(chǎn)生多點諧振,達到微帶天線頻帶展寬的目的。通過改變饋電點位置和傳輸線的長度和寬度,實現(xiàn)微帶天線的最佳匹配和頻帶的展寬。仿真結果表明,該天線在4.25~5.366GHz頻帶內反射系數(shù)均小于-10 dB,方向最大增益達到9 dB,相對帶寬為23.2%。且對E型天線加工和測試,實測結果和仿真結果一致。
關鍵詞:微帶天線;E型;寬帶;高增益
0 引言
微帶天線具有體積小、重量輕、易饋電、易與載體共形等優(yōu)點,廣泛直用于測量和通信各個領域。但是,微帶天線的窄頻帶特性在很多方面限制了它的廣泛應用,因此展寬微帶天線的帶寬具有十分重要的意義。
近年來,人們在展寬微帶天線的帶寬方面做了很多的研究:增大基板厚度,降低介電常數(shù);采用電磁耦合多諧振來擴展帶寬的方式,采用縫隙耦合饋電的方式,采用多層結構。本文在對上述各種展寬帶寬技術的比較研究之后,通過在U型微帶天線中間加一段傳輸線構成新型的E型微帶天線,實現(xiàn)了天線阻抗頻帶的展寬。利用HFSS模擬仿真以及實測結果表明,這種天線在工作于4.25~5.366 GHz時,其相對帶寬達到了23.2%,且采用了傳統(tǒng)的同軸饋電,結構簡單,易加工。
1 天線設計與分析
微帶天線的結構如圖1所示,貼片的長為L,寬為W,饋電點位置為(P_x,P_y),U_l和U_w為U型天線尺寸,U型天線中間增加的微帶線的長度和寬度分別為E_l和E_w,微帶天線離地面的高度為H。當E_l為零時即為U型天線,E_l不為零時為E型天線。天線采用傳統(tǒng)的同軸饋電方式。天線與地面之間采用空氣為介質,減少采用高介電常數(shù)介質帶來的損耗,同時呵達到增加頻帶寬度的目的。
從圖2可知,隨著E_l的增大,高頻諧振頻率點變小,在E_l=14.5 mm時候高頻諧振點獲得較好的匹配,當E_l繼續(xù)增大時候匹配變差。由圖4可得,隨著E_w增大,低頻諧振點匹配變差,而高頻諧振點匹配變好。通過調節(jié)中間傳輸線的長度E_l和寬度E_w可獲得兩個匹配較好的諧振頻率點。
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