一種小型化超寬帶共面波導饋電蘑菇形單極子天線(xiàn)
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從圖3可以看出參數W2幾乎影響著(zhù)阻抗帶寬的整個(gè)頻段。隨著(zhù)W2值的增大，第一個(gè)諧振點(diǎn)向低頻移動(dòng)，高頻段回波損耗明顯減小。槽越寬低頻特性越好，天線(xiàn)帶寬越寬。
從圖4可以看出，隨著(zhù)輻射貼片與共面波導地面之間距離L3的增加，天線(xiàn)的阻抗帶寬大大增加。主要由于L3的增加使輻射貼片更靠近頂部的共面波導，與共面波導地面之間的激勵增加，耦合增強，使得天線(xiàn)的阻抗帶寬增加。
在圖5中，參數W4主要影響著(zhù)阻抗帶寬的低頻段和諧振點(diǎn)的數目。主要原因是這些矩形帶狀線(xiàn)的引入不但增加了電流流過(guò)貼片路徑的長(cháng)度而且增強了輻射貼片的不連續性，因此能夠實(shí)現更低頻的阻抗匹配，產(chǎn)生額外諧振點(diǎn)。最終優(yōu)化后的各參數值為s=0．4 mm，W2=9 mm，L3=1.5 mm，W4=1．3 mm。
圖6是優(yōu)化后天線(xiàn)的回波損耗隨頻率變化曲線(xiàn)。由圖6可知，天線(xiàn)滿(mǎn)足回波損耗小于-10 dB的帶寬為3～13 GHz，阻抗帶寬達到10 GHz，符合超寬帶的要求。因此，梯形槽口結構和加載的矩形帶狀貼片使天線(xiàn)有好的阻抗匹配特性。
2．2 輻射方向圖與增益
阻抗帶寬不足以說(shuō)明天線(xiàn)的實(shí)際帶寬性能，下面將進(jìn)一步考察天線(xiàn)在整個(gè)頻段內的輻射方向圖特性。本文選取了四個(gè)頻率點(diǎn)對天線(xiàn)的輻射方向圖進(jìn)行分析。圖7是天線(xiàn)在3 GHz，5 GHz，7 GHz和10 GHz頻點(diǎn)的xOz平面歸一化輻射方向圖。從圖7中可以看出，此天線(xiàn)的xOz平面方向圖在四個(gè)頻點(diǎn)下方向圖變化不大，均為全向輻射。圖8是天線(xiàn)在3 GHz，5 GHz，7 GHz和10 GHz頻點(diǎn)的yOz平面方向圖，從圖中可以看出yOz平面方向圖類(lèi)似于單極子輻射方向圖，且在不同的頻率下基本保持不變，一致性較好。在高頻段，雖然xOz平面和yOz平面方向圖發(fā)生了一些畸變，但是變化較小，不足以對其應用構成威脅，因此，此天線(xiàn)具有穩定的輻射特性，能夠滿(mǎn)足UWB頻段通信的要求。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/153546.htm
圖9是在3～13 GHz帶寬范圍內得到的增益曲線(xiàn)圖，可知該天線(xiàn)最小增益為2．2 dB，當頻率超過(guò)11 GHz時(shí)，增益最高可達7 dB，適用于超寬帶系統應用。
3 結論
本文給出的共面波導饋電的小型化超寬帶單極子天線(xiàn)，是由一個(gè)梯形槽口接地板和蘑菇形輻射貼片構成，這種結構的天線(xiàn)使貼片與槽口縫隙的阻抗隨頻率變化而形成互補，從而使得天線(xiàn)在很寬的頻率范圍內都能達到良好的匹配。通過(guò)優(yōu)化梯形槽口尺寸，加載矩形帶狀貼片形成的漸變結構，從而實(shí)現了天線(xiàn)的小型化與超寬帶。最終實(shí)現了回波損耗低于-10 dB的超寬帶頻段為3～13 GHz，而且幾乎在整個(gè)頻段上x(chóng)Oz平面輻射方向圖都能保持穩定的全向性，增益保持在2．2 dB以上。該天線(xiàn)結構簡(jiǎn)單且具有低剖面特性，因此便于應用在各種無(wú)線(xiàn)超寬帶移動(dòng)通信設備中。
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