新型的樹狀結構寬頻帶天線

1引言

隨著無線通信、微波集成技術的飛速發(fā)展，對低剖面天線，特別是微帶天線的需求日益迫切。雖然微帶天線已經(jīng)出現(xiàn)了50余年，但直到近20余年國際上才對其進行了廣泛的研究與應用[1,2]。微帶天線具有體積小、總量輕、低剖面、能與載體共型等優(yōu)點[3]，但其最大的缺點就是頻帶過窄，僅有大概5%。近年來有很多種技術用來提高微帶天線的帶寬，如L型探針技術[4]、U型槽加載或環(huán)槽加載技術[5,6]、多層結構[7]。

基于上述研究背景，本文提出了一種新型的樹狀結構寬頻帶天線。其制作在一個小的介質(zhì)板上（30mm×30mm），滿足現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中對天線體積的要求。通過用電磁仿真軟件進行仿真，天線的帶寬從4.04GHz到6.31GHz，相對于中心頻率5.2GHz,天線的相對帶寬達到43.7%，能輻射類似偶極子的方向圖。其能夠有效覆蓋IEEE802.11a與HIPERLAN/2頻段(5～6GHz)。對比前面提到的天線[4,5,6,7]，此天線擁有簡單的結構和較大的帶寬。

2天線結構

提出的天線結構如圖1所示，其制作在相對介電常數(shù)為4.4，厚度為0.8mm的FR4介質(zhì)板上（Lsub×Wsub），為了提高天線的帶寬，背面采用部分地結構（Lg×Wsub）。天線的正面由三個等腰直角三角型層疊而成，所以直觀上看天線是由兩個等腰梯形和一個等腰直角三角形組成，其中L1+6=L2，L2+8=L3，W2+4=W1。天線貼片的終端與50W微帶線（Lf×Wf）相連接用以饋電。

圖1天線的結構示意圖

用電磁仿真軟件優(yōu)化得到的天線參數(shù)見表1。

表1天線具體的參數(shù)

3仿真與分析

如圖2所示為天線的回波損耗仿真結果。通過調(diào)整W1，L1，Lg可使天線的帶寬達到最大。仿真結果表明，天線在4.04～6.31GHz的范圍內(nèi)回波損耗低于-10dB，在5.68GHz回波損耗小于-30dB。