高阻抗表面型PBG結(jié)構(gòu)貼片天線的設(shè)計(jì)
由于微帶貼片天線具有體積小、重量輕、低剖面、易加工、共形等優(yōu)點(diǎn),所以在軍事和民用方面都有著廣泛的應(yīng)用前景。眾所周知,集成電路的基底是一些高介電常數(shù)材料,而微帶貼片天線在低介電常數(shù)基底上才能獲得最佳性能。位于高介電常數(shù)基底的貼片天線由于表面波的損耗輻射效率很低,并且頻率帶寬極窄,當(dāng)應(yīng)用的頻率變高時(shí)這種情況更加突出,導(dǎo)致貼片天線的增益和效率下降,并且在陣列情況下還會(huì)有高的交叉極化電平和互耦電平。為了實(shí)現(xiàn)微帶貼片天線的集成化,同時(shí)避免昂貴的基底混合技術(shù),就必須在高介電常數(shù)基底上實(shí)現(xiàn)高效率的貼片天線。近年來(lái)出現(xiàn)的新型光子晶體貼片天線能夠較好地改善以高介電常數(shù)介質(zhì)為基底的貼片天線的性能。光子晶體貼片天線是指基于光子晶體的貼片天線。所謂光子晶體,或稱PBG材料,是指將高介電常數(shù)的介質(zhì)周期性的放置所產(chǎn)生的一種人工電磁晶體,該電磁晶體的表面波波矢圖在某一頻率范圍內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)頻率禁帶,簡(jiǎn)稱禁帶。通過(guò)在貼片天線中人為的引入光子晶體結(jié)構(gòu),并利用光子晶體的禁帶效應(yīng),抑制沿基底傳播的表面波,增加天線輻射到空間的電磁波,從而改善天線的性能。本文所采用的高阻抗表面型PBG結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、帶隙性能好、可以集成等優(yōu)點(diǎn),在天線的設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。
1 PBG天線設(shè)計(jì)
本文設(shè)計(jì)的矩形貼片天線,是中心頻率為10 GHz的矩形微帶天線(輻射元為矩形),饋電方式選為中心側(cè)饋。采用ROGER3010材料做為基板,厚度h=1.28 mm,相對(duì)介電常數(shù)=10.2。矩形貼片的尺寸為L(zhǎng)×W。貼片單元的尺寸由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算可以得出:
利用ADS自帶的計(jì)算傳輸線的軟件LineCalc來(lái)計(jì)算傳輸線的寬度ω=0.162 mm。
評(píng)論