共面耦合馈电小型化E-E形及半E-E形宽带微带天线

发布时间：2019-09-16 08:25

【摘要】：提出并设计了一种可应用于多频段无线通信的小型化宽带微带贴片天线。天线采用共面容性耦合的馈电方式补偿探针的分布电感,应用FR4高频介质板与空气层组成的层叠介质、E-E形和半E-E形辐射贴片缩减天线的尺寸。结果表明,E-E形微带天线和半E-E形微带天线的阻抗带宽分别为1.85~2.57 GHz(相对带宽32.6%)和1.85~2.50 GHz(相对带宽29.9%)。和普通E形微带天线相比,E-E形和半E-E形微带天线的贴片面积缩小了47%和61%。
【图文】：

史密斯圆图,天线,微带天线

研究与开发·132·3结果及分析HFSS是美国ANSYS公司开发的一款基于电磁场有限元法的三维全波电磁仿真软件，本文应用该软件对天线进行建模及仿真分析。图2是仿真得到的天线的史密斯圆图。E-E和半E-E微带天线在圆图上都形成了一个圆环，说明都形成了双频谐振。E-E微带天线在1.85～2.57GHz频率范围内驻波比小于2，相对带宽32.6%；半E-E形微带天线阻抗带宽1.85～2.50GHz，相对带宽为29.9%。图2天线史密斯圆图微带天线的宽带特性是由贴片上的电流分布决定的。图3给出了E-E形微带天线和半E-E形微带天线在两个不同谐振频率点的电流分布。可见，天线在两个频率点在贴片上形成不同的电流路径和电流分布区域，所以天线形成了双频谐振，当两个频率接近时，天线具有宽带阻抗特性。图4是E-E形微带天线和半E-E形微带天线在两个不同谐振频率点的E面和H面的增益方向图。可以看出，天线的方向图随频率变化不大，天线具有方向图宽带特性。E-E形微带天线交叉极化增益小于-40dB，半E-E形微带天线交叉极化增益小于-10dB。在带宽范围内，E-E形微带天线轴向增益在5.9～8.5dB变化，半E-E形微带天线轴向增益在5.7～8.1dB变化。因为天线采用了空气和FR4组成的层叠介质，因此具有较高的辐射效率和增益。表1比较了参考文献[5]提出的E形微带天线、参考文献[11]中EE-H形微带天线和本文提出的改进的E-E形和半E-E形微带天线的带宽、增益和贴片尺寸及天线的总尺寸。可以看出，，在天线工作频段基本相同的情况下，本文提出的小尺寸E-E和半E-E形微带天线在阻抗带宽、贴片面积等方面均优于参考文献[5,10,11]中的结果。和参考文献[5]中的普通E形微带天线相比，E-E形微表1与其他参考文献比较结果不同天线带宽/GHz相对带宽贴片面积/mm最大增益/dB天线总尺寸/mm

方向图,天线增益,方向,微带天线

研究与开发·134·带天线尺寸缩减了47%，半E-E形微带天线尺寸缩减了61%。为了说明本文仿真结果的正确性，本文对参考文献[5]提出的E形微带天线进行了仿真分析，并与参考文献[5]的理论和实测结果进行了对比，结果见表2。4结束语提出并设计了一种改宽带小尺寸E-E形微带天线。在设计中采用层叠介质和E-E及半E-E形贴片缩减天线的尺寸，采用共面临近耦合馈电展宽天线的带宽。其设计方法对无线通信中宽带小型化微带贴片天线的设计具有参考价值。参考文献：[1]李鑫,丁军,吕晓德.一种用于WLAN的U形槽加载的双频贴片微带天线[J].中国科学院大学学报,2007,43(3):380-383.LIX,DINGJ,LVXD.Amodifieddual-bandmicrostrippatchantennawithaU-slot[J].JournaloftheGraduateSchooloftheChineseAcademyofSciences,2007,43(3):380-383.[2]焦永昌,潘雪明,王泽美,等.一种开双H形槽的新型宽频微带天线[J].电波科学学报,2005,20(5):656-659.图4天线增益方向2017198-5
【作者单位】：西安建筑科技大学信息与控制工程学院;
【基金】：陕西省自然科学基金资助项目(No.2013JQ8003) 陕西省教育厅专项科研计划基金资助项目(No.15JK1432)~~
【分类号】：TN822

【参考文献】