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新型宽频带E型微带天线的设计方案[图]

导读: 微带天线具有体积小、重量轻、易馈电、易与载体共形等优点,广泛直用于测量和通信各个领域。但是,微带天线的窄频带特性在很多方面限制了它的广泛应用,因此展宽微带天线的带宽具有十分重要的意义。

  微带天线具有体积小、重量轻、易馈电、易与载体共形等优点,广泛直用于测量和通信各个领域。但是,微带天线的窄频带特性在很多方面限制了它的广泛应用,因此展宽微带天线的带宽具有十分重要的意义。

  近年来,人们在展宽微带天线的带宽方面做了很多的研究:增大基板厚度,降低介电常数;采用电磁耦合多谐振来扩展带宽的方式,采用缝隙耦合馈电的方式,采用多层结构。本文在对上述各种展宽带宽技术的比较研究之后,通过在U型微带天线中间加一段传输线构成新型的E型微带天线,实现了天线阻抗频带的展宽。利用HFSS模拟仿真以及实测结果表明,这种天线在工作于4.25~5.366GHz时,其相对带宽达到了23.2%,且采用了传统的同轴馈电,结构简单,易加工。

  1天线设计与分析

  微带天线的结构如图1所示,贴片的长为L,宽为W,馈电点位置为(P_x,P_y),U_l和U_w为U型天线尺寸,U型天线中间增加的微带线的长度和宽度分别为E_l和E_w,微带天线离地面的高度为H。当E_l为零时即为U型天线,E_l不为零时为E型天线。天线采用传统的同轴馈电方式。天线与地面之间采用空气为介质,减少采用高介电常数介质带来的损耗,同时呵达到增加频带宽度的目的。

  

  从图2可知,随着E_l的增大,高频谐振频率点变小,在E_l=14.5mm时候高频谐振点获得较好的匹配,当E_l继续增大时候匹配变差。由图4可得,随着E_w增大,低频谐振点匹配变差,而高频谐振点匹配变好。通过调节中间传输线的长度E_l和宽度E_w可获得两个匹配较好的谐振频率点。

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