超寬帶檢測系統中的小尺寸陣列天線(xiàn)設計

　　摘要：本文介紹了一款小尺寸超寬帶平板天線(xiàn)的設計及其陣列排布。天線(xiàn)采用四分叉形狀發(fā)射極子，底部接地板開(kāi)矩形槽的結構，有效調節天線(xiàn)的輻射方向和帶寬。經(jīng)仿真測試，天線(xiàn)滿(mǎn)足超寬帶檢測系統中要求的5GHz~7GHz帶寬。并將尺寸縮減到16mm×16 mm，易于陣列集成。

　　引言

　　超寬帶無(wú)線(xiàn)檢測技術(shù)的飛速發(fā)展帶來(lái)了無(wú)損檢測的又一次進(jìn)步。超寬帶無(wú)線(xiàn)數據的傳輸速度更快，數據包含信息量更大，功耗更低，設備成本更低，保密性更強，穿透性更好，這些優(yōu)點(diǎn)是常規無(wú)線(xiàn)檢測技術(shù)不具有的。性能良好的超寬帶天線(xiàn)是確保檢測可靠性、高速性以及抗干擾性良好的關(guān)鍵，天線(xiàn)的設計成為超寬帶無(wú)線(xiàn)檢測技術(shù)的重中之重。

　　為了滿(mǎn)足與射頻電路等高速電路集成的條件，天線(xiàn)的小型化設計成為關(guān)鍵，小尺寸微帶單極槽隙天線(xiàn)易于調節阻抗帶寬，它能方便地同高速電路集成，滿(mǎn)足設備高集成度，低功耗的要求。多數檢測系統需要多天線(xiàn)集成為陣列以提高檢測精度和降低檢測次數，天線(xiàn)陣列一次檢測即可獲得多組檢測數據，經(jīng)微型計算機處理后可快速提交檢測結果，但是天線(xiàn)陣列中各個(gè)天線(xiàn)會(huì )互相串擾，影響檢測精度。調節單個(gè)天線(xiàn)的輻射性，使其輻射方向不互相重疊可大幅降低天線(xiàn)間的串擾。為此必須設計一款超寬帶天線(xiàn)，在滿(mǎn)足帶寬條件的同時(shí)提高天線(xiàn)在正向和背向的輻射強度，相應降低天線(xiàn)的側向輻射強度。

　　天線(xiàn)結構

　　天線(xiàn)基板的選擇

　　天線(xiàn)基板材料和厚度的選擇對超寬帶平板天線(xiàn)的帶寬影響較大，天線(xiàn)基板越厚，天線(xiàn)的寬帶性能越好，但是厚度的增加使天線(xiàn)難以集成。本天線(xiàn)選用1mm厚，介電常數為4.4的FR-4材料作為介質(zhì)基板，該材料造價(jià)低，性能穩定，是傳統PCB板的材料。選用PCB板作為天線(xiàn)基板，天線(xiàn)可以直接印制在PCB板上，經(jīng)過(guò)布線(xiàn)后可以方便高速地與芯片互聯(lián)，使檢測系統體積有效縮小?；逍螤钸x擇正方形，方便緊密排列成陣列形式，尺寸為16mm×16mm，詳見(jiàn)圖1的天線(xiàn)側視圖?！　?/p>

　　天線(xiàn)輻射單元及接地板設計

　　天線(xiàn)的輻射單元設計主要影響天線(xiàn)的輻射方向和帶寬，本天線(xiàn)使用類(lèi)似“T”字形極子有效地減弱天線(xiàn)的側向輻射，既降低天線(xiàn)陣列之間的相互串擾，又確保天線(xiàn)在正向和背向增益高，穿透力強。