新型的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)寬頻帶天線
1引言
隨著無(wú)線通信、微波集成技術(shù)的飛速發(fā)展,對(duì)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(guó)際上才對(duì)其進(jìn)行了廣泛的研究與應(yīng)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(diǎn)[3],但其最大的缺點(diǎn)就是頻帶過(guò)窄,僅有大概5%。近年來(lái)有很多種技術(shù)用來(lái)提高微帶天線的帶寬,如L型探針技術(shù)[4]、U型槽加載或環(huán)槽加載技術(shù)[5,6]、多層結(jié)構(gòu)[7]。
基于上述研究背景,本文提出了一種新型的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)寬頻帶天線。其制作在一個(gè)小的介質(zhì)板上(30mm×30mm),滿足現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)中對(duì)天線體積的要求。通過(guò)用電磁仿真軟件進(jìn)行仿真,天線的帶寬從4.04GHz到6.31GHz,相對(duì)于中心頻率5.2GHz,天線的相對(duì)帶寬達(dá)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(duì)比前面提到的天線[4,5,6,7],此天線擁有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和較大的帶寬。
2天線結(jié)構(gòu)
提出的天線結(jié)構(gòu)如圖1所示,其制作在相對(duì)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(jié)構(gòu)(Lg×Wsub)。天線的正面由三個(gè)等腰直角三角型層疊而成,所以直觀上看天線是由兩個(gè)等腰梯形和一個(gè)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(jié)構(gòu)示意圖
用電磁仿真軟件優(yōu)化得到的天線參數(shù)見(jiàn)表1。
表1天線具體的參數(shù)
天線參數(shù) | 尺寸(mm) |
Wsub | 30 |
W1 | 7.8 |
W3 | 1.5 |
Wf | 1.4 |
L1 | 3 |
Lf | 12 |
Lg | 10.5 |
Lsub | 30 |
3仿真與分析
如圖2所示為天線的回波損耗仿真結(jié)果。通過(guò)調(diào)整W1,L1,Lg可使天線的帶寬達(dá)到最大。仿真結(jié)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。
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