資料介紹
1 引言
自從2002年美國聯邦通信委員會 (Federal Communication Committee, FCC)開放超寬帶標準以來,超寬帶技術引起了人們越來越多的關注。超寬帶傳輸具有高傳輸率,低輻射、低散射損耗等特點。用于脈沖輻射和接收的超寬帶天線是超寬帶系統的一項關鍵技術。所以對超寬帶小型化天線的研究一直是一個熱點。
過去幾年的研究表明, TEM 喇叭 、貼片天線和開槽天線等可以作為超寬帶天線使用,其中貼片天線有輪廓低、 重量輕、 容易集成和制造成本低等優點 ,在移動通信的應用中有潛在的優勢。但是貼片天線的帶寬比較窄,一些研究者已經嘗試做了增進帶寬的工作,電阻加載和改變天線的形狀是兩類成功的嘗試。電阻加載會降低天線的效。有的平面單極子天線有一個較大的地板與天線臂垂直放置,這給天線的小型化設計帶來了不便。共面波導饋電和開槽相結合的方法也可以增加天線的帶寬。FCC批準商用的UWB 系統可以工作在 3. 1~10. 6 GHz的頻帶內,本文嘗試通過改變振子和饋線形狀來增加帶寬。通過仿真結果可以看出在2.8 GHz-18.6GHz的頻帶內回波損耗小于-10 dB。
2 天線結構
天線被設計在一塊大小為25 mm × 30 mm,厚度為1.9 mm,介電常數為4.4的Rogers5880基片上。天線采用微帶線饋電,輻射臂和地板分別位于基片的兩側,地板的大小為25 mm ×14 mm。為了增加天線的帶寬,微帶饋線被設計錐形漸變線,其長度為15 mm,輸入阻抗為50Ω。在改變微帶饋線形狀的同時,也采用了非對稱饋電的方法來增加天線的帶寬,通過參數仿真,饋電點選在了天線偏左的位置。天線的具體參數值為:單位(mm)
(1) 介質基片:W=25,L=30,,H1=1.9; (2) 地板 :L1=14, H2=0.08,g=1;(3) 錐形漸變線:W1=3,W2=8,S=3.6,S1=1.6,L3=2.5,L4=3.5,L5=9,H=0.08;(4) 輻射臂:W3=25,W4=15,r1=5,r2=5

圖1 天線的結構
3 天線的仿真結果
為了使所設計的天線在回波損耗小于-10 dB的頻帶內具有最大的增益。設計中使用了基于有限元法的仿真軟件CST MWS對天線的參數進行仿真優化。仿真的最后結果如圖2所示,從中可以看到在2.8 GHz -18.6 GHz的帶寬內,天線的回波損耗小于-10 dB。
自從2002年美國聯邦通信委員會 (Federal Communication Committee, FCC)開放超寬帶標準以來,超寬帶技術引起了人們越來越多的關注。超寬帶傳輸具有高傳輸率,低輻射、低散射損耗等特點。用于脈沖輻射和接收的超寬帶天線是超寬帶系統的一項關鍵技術。所以對超寬帶小型化天線的研究一直是一個熱點。
過去幾年的研究表明, TEM 喇叭 、貼片天線和開槽天線等可以作為超寬帶天線使用,其中貼片天線有輪廓低、 重量輕、 容易集成和制造成本低等優點 ,在移動通信的應用中有潛在的優勢。但是貼片天線的帶寬比較窄,一些研究者已經嘗試做了增進帶寬的工作,電阻加載和改變天線的形狀是兩類成功的嘗試。電阻加載會降低天線的效。有的平面單極子天線有一個較大的地板與天線臂垂直放置,這給天線的小型化設計帶來了不便。共面波導饋電和開槽相結合的方法也可以增加天線的帶寬。FCC批準商用的UWB 系統可以工作在 3. 1~10. 6 GHz的頻帶內,本文嘗試通過改變振子和饋線形狀來增加帶寬。通過仿真結果可以看出在2.8 GHz-18.6GHz的頻帶內回波損耗小于-10 dB。
2 天線結構
天線被設計在一塊大小為25 mm × 30 mm,厚度為1.9 mm,介電常數為4.4的Rogers5880基片上。天線采用微帶線饋電,輻射臂和地板分別位于基片的兩側,地板的大小為25 mm ×14 mm。為了增加天線的帶寬,微帶饋線被設計錐形漸變線,其長度為15 mm,輸入阻抗為50Ω。在改變微帶饋線形狀的同時,也采用了非對稱饋電的方法來增加天線的帶寬,通過參數仿真,饋電點選在了天線偏左的位置。天線的具體參數值為:單位(mm)
(1) 介質基片:W=25,L=30,,H1=1.9; (2) 地板 :L1=14, H2=0.08,g=1;(3) 錐形漸變線:W1=3,W2=8,S=3.6,S1=1.6,L3=2.5,L4=3.5,L5=9,H=0.08;(4) 輻射臂:W3=25,W4=15,r1=5,r2=5

圖1 天線的結構
3 天線的仿真結果
為了使所設計的天線在回波損耗小于-10 dB的頻帶內具有最大的增益。設計中使用了基于有限元法的仿真軟件CST MWS對天線的參數進行仿真優化。仿真的最后結果如圖2所示,從中可以看到在2.8 GHz -18.6 GHz的帶寬內,天線的回波損耗小于-10 dB。
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