兼容4G/WiFi/WiMAX的新型宽带人工电磁媒质天线设计
发布时间：2021-04-18 12:18
设计了一款新颖的基于互补开口谐振环结构和条形缝隙的贴片天线。通过在金属贴片上蚀刻圆环形互补开口谐振环结构,并且在金属接地板上蚀刻条形缝隙完成天线的人工电磁媒质结构设计,它们和介质板共同作用将天线工作频段明显扩宽到1.72.98GHz和3.995.34GHz。该天线仅使用单层双面覆铜板即可完成加工,具有结构简单的特点。同时,天线的电尺寸仅有0.408λ0×0.408λ0×0.0086λ0（在天线最低工作频率1.7GHz处）,且最大增益为6.04dBi;可以同时兼容中国的第四代（4G）移动通信的所有频段（1.882.66GHz）、WiFi频段（2.42.484GHz）和微波存取全球互通（WiMAX）频段（2.52.69GHz）。
【文章来源】：电讯技术. 2016,56(12)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
天线顶层贴片分别蚀刻1列、2列和
而轴比、方向图则使用SATIMO微波暗室测试。图3为该天线的回波损耗。从图中可以看出测试得到的天线回波损耗低于－10dB的两个频段分别是1．7～2．98GHz和3．99～5．34GHz，由此可算出这两个频段的相对带宽分别是55%和28%。该天线的回波损耗也和具有相同尺寸的但无人工电磁媒质的天线(其贴片和金属地板都是完整未雕刻的)的回波损耗进行了对比。从图3可以看到,以低于-10dB为标准,本文设计的天线的回波损耗带宽大大扩宽了,这证明了天线中引入的CSRR和条形缝隙结构确实能够起到影响天线谐振频率和扩展天线工作频段的作用。图3天线回波损耗仿真与测试结果Fig.3Simulatedandmeasuredreturnlossesoftheantenna图4给出了天线端口阻抗测量的结果。由图所见,阻抗虚部跨零的点有若干个,天线在这些频率处于谐振状态。这也说明天线能够在较宽频段上达到谐振状态,使天线具有宽带工作能力。而在这些谐振频率处天线阻抗实部也接近50",这使得天线可以在宽频范围内容易与50"输入端口达到阻抗匹配。因此,通过在贴片天线上设计CSRR和条形缝隙结构,天线的谐振和阻抗匹配的频率范围能够有效扩展。图4天线输入阻抗测试结果Fig.4Measuredinputimpedanceoftheantenna在天线工作频段范围内任意选择了1.8GHz和4.2GHz两个频点测试天线的辐射方向图,用以验证天线辐射性能。图5(a)和图5(b)分别是测试的1.8GHz和4.2GHz两个频点的三维辐射方向图,并且以dBi尺度显示。由图5(a)可见,天线在1.8GHz,的辐射类似于沿x轴摆放的偶极子天线,其在垂直于x轴的方向上有较强的辐射。而由图5(b)可见,在4.2GHz,天线在xoy平面有两个较强的辐射主瓣。同时,由图5可以看到,人工电磁媒质的加入使天线辐射方向图和普通矩形贴片天线的辐射方向图有所不同。通过调整天线摆放位置
得到的天线回波损耗低于－10dB的两个频段分别是1．7～2．98GHz和3．99～5．34GHz，由此可算出这两个频段的相对带宽分别是55%和28%。该天线的回波损耗也和具有相同尺寸的但无人工电磁媒质的天线(其贴片和金属地板都是完整未雕刻的)的回波损耗进行了对比。从图3可以看到,以低于-10dB为标准,本文设计的天线的回波损耗带宽大大扩宽了,这证明了天线中引入的CSRR和条形缝隙结构确实能够起到影响天线谐振频率和扩展天线工作频段的作用。图3天线回波损耗仿真与测试结果Fig.3Simulatedandmeasuredreturnlossesoftheantenna图4给出了天线端口阻抗测量的结果。由图所见,阻抗虚部跨零的点有若干个,天线在这些频率处于谐振状态。这也说明天线能够在较宽频段上达到谐振状态,使天线具有宽带工作能力。而在这些谐振频率处天线阻抗实部也接近50",这使得天线可以在宽频范围内容易与50"输入端口达到阻抗匹配。因此,通过在贴片天线上设计CSRR和条形缝隙结构,天线的谐振和阻抗匹配的频率范围能够有效扩展。图4天线输入阻抗测试结果Fig.4Measuredinputimpedanceoftheantenna在天线工作频段范围内任意选择了1.8GHz和4.2GHz两个频点测试天线的辐射方向图,用以验证天线辐射性能。图5(a)和图5(b)分别是测试的1.8GHz和4.2GHz两个频点的三维辐射方向图,并且以dBi尺度显示。由图5(a)可见,天线在1.8GHz,的辐射类似于沿x轴摆放的偶极子天线,其在垂直于x轴的方向上有较强的辐射。而由图5(b)可见,在4.2GHz,天线在xoy平面有两个较强的辐射主瓣。同时,由图5可以看到,人工电磁媒质的加入使天线辐射方向图和普通矩形贴片天线的辐射方向图有所不同。通过调整天线摆放位置,可以在所需要的方向上进行信号的发射和接收。(a)在1.8GHz的三维方向图(b)在4.2GHz的
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型宽频带多频微带天线设计[J]. 潘勇,熊江,李潘. 电讯技术. 2015(04)
本文编号：3145459
【文章来源】：电讯技术. 2016,56(12)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
天线顶层贴片分别蚀刻1列、2列和
而轴比、方向图则使用SATIMO微波暗室测试。图3为该天线的回波损耗。从图中可以看出测试得到的天线回波损耗低于－10dB的两个频段分别是1．7～2．98GHz和3．99～5．34GHz，由此可算出这两个频段的相对带宽分别是55%和28%。该天线的回波损耗也和具有相同尺寸的但无人工电磁媒质的天线(其贴片和金属地板都是完整未雕刻的)的回波损耗进行了对比。从图3可以看到,以低于-10dB为标准,本文设计的天线的回波损耗带宽大大扩宽了,这证明了天线中引入的CSRR和条形缝隙结构确实能够起到影响天线谐振频率和扩展天线工作频段的作用。图3天线回波损耗仿真与测试结果Fig.3Simulatedandmeasuredreturnlossesoftheantenna图4给出了天线端口阻抗测量的结果。由图所见,阻抗虚部跨零的点有若干个,天线在这些频率处于谐振状态。这也说明天线能够在较宽频段上达到谐振状态,使天线具有宽带工作能力。而在这些谐振频率处天线阻抗实部也接近50",这使得天线可以在宽频范围内容易与50"输入端口达到阻抗匹配。因此,通过在贴片天线上设计CSRR和条形缝隙结构,天线的谐振和阻抗匹配的频率范围能够有效扩展。图4天线输入阻抗测试结果Fig.4Measuredinputimpedanceoftheantenna在天线工作频段范围内任意选择了1.8GHz和4.2GHz两个频点测试天线的辐射方向图,用以验证天线辐射性能。图5(a)和图5(b)分别是测试的1.8GHz和4.2GHz两个频点的三维辐射方向图,并且以dBi尺度显示。由图5(a)可见,天线在1.8GHz,的辐射类似于沿x轴摆放的偶极子天线,其在垂直于x轴的方向上有较强的辐射。而由图5(b)可见,在4.2GHz,天线在xoy平面有两个较强的辐射主瓣。同时,由图5可以看到,人工电磁媒质的加入使天线辐射方向图和普通矩形贴片天线的辐射方向图有所不同。通过调整天线摆放位置
得到的天线回波损耗低于－10dB的两个频段分别是1．7～2．98GHz和3．99～5．34GHz，由此可算出这两个频段的相对带宽分别是55%和28%。该天线的回波损耗也和具有相同尺寸的但无人工电磁媒质的天线(其贴片和金属地板都是完整未雕刻的)的回波损耗进行了对比。从图3可以看到,以低于-10dB为标准,本文设计的天线的回波损耗带宽大大扩宽了,这证明了天线中引入的CSRR和条形缝隙结构确实能够起到影响天线谐振频率和扩展天线工作频段的作用。图3天线回波损耗仿真与测试结果Fig.3Simulatedandmeasuredreturnlossesoftheantenna图4给出了天线端口阻抗测量的结果。由图所见,阻抗虚部跨零的点有若干个,天线在这些频率处于谐振状态。这也说明天线能够在较宽频段上达到谐振状态,使天线具有宽带工作能力。而在这些谐振频率处天线阻抗实部也接近50",这使得天线可以在宽频范围内容易与50"输入端口达到阻抗匹配。因此,通过在贴片天线上设计CSRR和条形缝隙结构,天线的谐振和阻抗匹配的频率范围能够有效扩展。图4天线输入阻抗测试结果Fig.4Measuredinputimpedanceoftheantenna在天线工作频段范围内任意选择了1.8GHz和4.2GHz两个频点测试天线的辐射方向图,用以验证天线辐射性能。图5(a)和图5(b)分别是测试的1.8GHz和4.2GHz两个频点的三维辐射方向图,并且以dBi尺度显示。由图5(a)可见,天线在1.8GHz,的辐射类似于沿x轴摆放的偶极子天线,其在垂直于x轴的方向上有较强的辐射。而由图5(b)可见,在4.2GHz,天线在xoy平面有两个较强的辐射主瓣。同时,由图5可以看到,人工电磁媒质的加入使天线辐射方向图和普通矩形贴片天线的辐射方向图有所不同。通过调整天线摆放位置,可以在所需要的方向上进行信号的发射和接收。(a)在1.8GHz的三维方向图(b)在4.2GHz的
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型宽频带多频微带天线设计[J]. 潘勇,熊江,李潘. 电讯技术. 2015(04)
本文编号：3145459
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