一種小型化超寬帶共面波導(dǎo)饋電蘑菇形單極子天線
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從圖3可以看出參數(shù)W2幾乎影響著阻抗帶寬的整個頻段。隨著W2值的增大，第一個諧振點向低頻移動，高頻段回波損耗明顯減小。槽越寬低頻特性越好，天線帶寬越寬。
從圖4可以看出，隨著輻射貼片與共面波導(dǎo)地面之間距離L3的增加，天線的阻抗帶寬大大增加。主要由于L3的增加使輻射貼片更靠近頂部的共面波導(dǎo)，與共面波導(dǎo)地面之間的激勵增加，耦合增強，使得天線的阻抗帶寬增加。
在圖5中，參數(shù)W4主要影響著阻抗帶寬的低頻段和諧振點的數(shù)目。主要原因是這些矩形帶狀線的引入不但增加了電流流過貼片路徑的長度而且增強了輻射貼片的不連續(xù)性，因此能夠?qū)崿F(xiàn)更低頻的阻抗匹配，產(chǎn)生額外諧振點。最終優(yōu)化后的各參數(shù)值為s=0．4 mm，W2=9 mm，L3=1.5 mm，W4=1．3 mm。
圖6是優(yōu)化后天線的回波損耗隨頻率變化曲線。由圖6可知，天線滿足回波損耗小于-10 dB的帶寬為3～13 GHz，阻抗帶寬達到10 GHz，符合超寬帶的要求。因此，梯形槽口結(jié)構(gòu)和加載的矩形帶狀貼片使天線有好的阻抗匹配特性。
2．2 輻射方向圖與增益
阻抗帶寬不足以說明天線的實際帶寬性能，下面將進一步考察天線在整個頻段內(nèi)的輻射方向圖特性。本文選取了四個頻率點對天線的輻射方向圖進行分析。圖7是天線在3 GHz，5 GHz，7 GHz和10 GHz頻點的xOz平面歸一化輻射方向圖。從圖7中可以看出，此天線的xOz平面方向圖在四個頻點下方向圖變化不大，均為全向輻射。圖8是天線在3 GHz，5 GHz，7 GHz和10 GHz頻點的yOz平面方向圖，從圖中可以看出yOz平面方向圖類似于單極子輻射方向圖，且在不同的頻率下基本保持不變，一致性較好。在高頻段，雖然xOz平面和yOz平面方向圖發(fā)生了一些畸變，但是變化較小，不足以對其應(yīng)用構(gòu)成威脅，因此，此天線具有穩(wěn)定的輻射特性，能夠滿足UWB頻段通信的要求。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/153546.htm
圖9是在3～13 GHz帶寬范圍內(nèi)得到的增益曲線圖，可知該天線最小增益為2．2 dB，當(dāng)頻率超過11 GHz時，增益最高可達7 dB，適用于超寬帶系統(tǒng)應(yīng)用。
3 結(jié)論
本文給出的共面波導(dǎo)饋電的小型化超寬帶單極子天線，是由一個梯形槽口接地板和蘑菇形輻射貼片構(gòu)成，這種結(jié)構(gòu)的天線使貼片與槽口縫隙的阻抗隨頻率變化而形成互補，從而使得天線在很寬的頻率范圍內(nèi)都能達到良好的匹配。通過優(yōu)化梯形槽口尺寸，加載矩形帶狀貼片形成的漸變結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)了天線的小型化與超寬帶。最終實現(xiàn)了回波損耗低于-10 dB的超寬帶頻段為3～13 GHz，而且?guī)缀踉谡麄€頻段上xOz平面輻射方向圖都能保持穩(wěn)定的全向性，增益保持在2．2 dB以上。該天線結(jié)構(gòu)簡單且具有低剖面特性，因此便于應(yīng)用在各種無線超寬帶移動通信設(shè)備中。
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