非交叉饋電的印刷對(duì)數(shù)周期天線的頻域特性

4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)仿真所得到的天線參數(shù)制作了一個(gè)天線樣機(jī)（圖6），并在微波暗室內(nèi)用AgilentE8363B型矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行了測試，測試內(nèi)容包括反射系數(shù)、方向圖和增益，測試結(jié)果列于圖7-圖9及表2中。測試結(jié)果表明，天線在3.1-10.6GHz的頻率范圍內(nèi)的反射系數(shù)低于-10dB，與仿真所得到的3.23-9.84GHz略有差異；增益測試結(jié)果比仿真結(jié)果要小1dB；方向圖的測試結(jié)果在主瓣范圍內(nèi)與仿真結(jié)果相差不大，而副瓣相差較大?？傮w來說，天線滿足UWB通信的技術(shù)指標(biāo)。造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果和仿真結(jié)果差異較大的原因是：（1）印刷基片采用的是普通的FR-4型板，這種材料的損耗是較大的，其損耗正切約為10-2量級(jí)，遠(yuǎn)大于常用的Rogers系列的材料（10-4量級(jí)），所導(dǎo)致的能量損耗會(huì)使得天線的反射系數(shù)和增益下降；（2）天線焊接的影響以及天線方向圖測試夾具的影響會(huì)影響天線方向圖副瓣電平的測試結(jié)果，并且FR-4材料的不穩(wěn)定性也會(huì)影響天線方向圖的測試結(jié)果。

（a）天線樣機(jī)圖 （b）饋電結(jié)構(gòu)圖

圖6天線樣機(jī)及平衡饋電結(jié)構(gòu)圖

圖7天線反射系數(shù)測試結(jié)果

（a）4GHz （b）6GHz （c）9GHz

圖8天線方向圖仿真結(jié)果

（a）4GHz （b）6GHz （c）9GHz

圖9天線方向圖測試結(jié)果

表2天線增益

在天線樣機(jī)的制作中，需要注意的是SMA同軸接頭饋電的平衡-不平衡轉(zhuǎn)換問題，文中對(duì)于SMA接頭的焊接如圖6（b）所示，同軸接頭與集合線的焊點(diǎn)是一個(gè)漸變的圖形，這樣就可以使給印刷對(duì)數(shù)周期天線饋電的結(jié)構(gòu)為同軸線-漸變準(zhǔn)微帶線-集合線（平衡微帶線），從而使饋電達(dá)到平衡。

5結(jié)論

提出了一種非交叉饋電的印刷對(duì)數(shù)周期天線，通過軟件仿真分析了天線金屬的表面電流，解釋了天線具有超寬頻帶的原因；并且根據(jù)表面電流的仿真結(jié)果，提出了與該印刷型對(duì)數(shù)周期天線具有等效輻射特性的獨(dú)立饋電的對(duì)稱振子天線陣列模型，解釋了天線的輻射特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該天線可以工作于3.1-10.6GHz的頻率范圍內(nèi)，工作頻帶內(nèi)的增益典型值為6dB，可以應(yīng)用于UWB領(lǐng)域，另外，該天線所采用的非交叉饋電以及從長振子一側(cè)饋電的方法可以不引入同軸線，因此可以廣泛適用于毫米波以及集成電路系統(tǒng)中的天線設(shè)計(jì)領(lǐng)域。