電印刷單極天線的相關(guān)思考與革新

1特性阻抗約為100的共面波導(dǎo)進(jìn)行饋電可獲得較好的匹配< 3>.然而實際應(yīng)用中，天線的端口b處通常接50的連接器，因此，從a點到b點需實現(xiàn)100到50的阻抗變換。采用相對介電常數(shù)r = 3. 48，厚度h = 1. 524 mm的介質(zhì)板，則導(dǎo)帶與縫隙的總寬度固定為g= 3 mm，而導(dǎo)帶寬度從a點的w top = 1 mm線性漸變到b點的w bot om = 2. 6 mm，從而實現(xiàn)共面波導(dǎo)特性阻抗從約100漸變到sma接頭50特性阻抗的轉(zhuǎn)換。另在饋電端附近引入均勻段部分（即b點到c點）是為了確保共面波導(dǎo)到sma接頭的匹配。
優(yōu)化設(shè)計天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以使該天線具有良好的阻抗帶寬，參數(shù)的優(yōu)化值。在輻射貼片上開適當(dāng)?shù)膗形縫隙就可以使天線實現(xiàn)阻帶特性。
2天線帶阻特性分析利用基于有限積分方法的仿真軟件cst microwave studio對上述天線模型進(jìn)行仿真計算，分析u形縫隙的位置參數(shù)d、縫隙長度l s以及縫隙寬度w s等對帶阻特性的影響。
給出了當(dāng)縫隙長l s及縫隙寬w s分別固定為14 mm和0. 4 mm時，vswr特性隨縫隙位置參數(shù)d的變化。當(dāng)d < 5 mm時，天線具有阻帶性能，而且，d不同，阻帶寬度不同。當(dāng)縫隙靠近貼片下端時，阻帶更寬。由也可看出，縫隙的存在對阻帶以外的頻段也有較小的影響。
調(diào)整縫隙的總長度大約為所希望阻斷頻率的1 3波長時，將實現(xiàn)對該頻率的阻斷。當(dāng)l s為14 mm時，可以獲得所希望的對5 6 ghz頻帶的帶阻特性。
不同l s對vswr頻率特性的影響fig. 3 simulated vswr vs frequency of different slot lengths l s（parameters：d= 1 mm，w s = 0.4 mm）說明了縫隙寬度w s對帶阻特性的影響。通過調(diào)整縫隙的寬度，縫隙的外周長和內(nèi)周長隨之改變，而且分別控制著阻帶的頻率低端和高端。分析表不同縫隙寬度w s對vswr頻率特性的影響阻帶的帶寬隨之增寬。因此可以推斷，綜合改變縫長及縫寬可以實現(xiàn)特定的阻帶帶寬。
3實驗結(jié)果說明，在5. 15 5. 825 ghz頻帶內(nèi)實測的駐波比大于5.測量的阻帶帶寬（vswr 2）為5. 07 5. 85 ghz，而計算值為4. 87 6. 06 ghz.此外，測量結(jié)果表明該天線具有阻抗帶寬達(dá)15 1的超寬帶特性，即在0. 595 8. 95 ghz頻段內(nèi)駐波比不大于2.
測量實驗與仿真駐波比fig. 5 measured and simulated vswr of proposed antenna（parameters：d= 1 mm，l s = 14 mm，w s = 0. 4 mm，h s = 3 mm）實測阻抗帶寬與仿真結(jié)果吻合得較好，但實測阻帶帶寬比仿真結(jié)果稍窄。表明，縫隙位置對于阻帶的帶寬影響較大，由此推斷主要原因是加工誤差所引起。
仿真結(jié)果表明，天線的輻射呈現(xiàn)良好的單極特性。阻帶頻段的仿真增益顯示了低電平，如所天線增益仿真值fig. 6 simulated antenna gain vs frequency示。在其他頻率上可獲得2 8 dbi的增益。
4結(jié)語本文提出一種具有帶阻特性的超寬帶矩形平面單極天線，分析了所開u形縫隙各參數(shù)對頻帶阻斷特性的影響。分析表明，u形縫隙的長度和寬度分別決定了阻帶的頻段及帶寬，綜合設(shè)計縫長及縫寬就可以實現(xiàn)特定的阻帶帶寬。實際加工的天線實現(xiàn)了5. 07 5. 85 ghz頻帶的阻帶特性，且具有阻抗帶寬達(dá)15 1的超寬帶特性，即在0. 595 8. 95 ghz頻段內(nèi)駐波比不大于2.


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