一種新型寬頻帶E型微帶天線(xiàn)的設計

摘要：介紹一種新型E型結構的微帶天線(xiàn)。在U型微帶天線(xiàn)中間加一段傳輸線(xiàn)構成新型E型微帶天線(xiàn)，產(chǎn)生多點(diǎn)諧振，達到微帶天線(xiàn)頻帶展寬的目的。通過(guò)改變饋電點(diǎn)位置和傳輸線(xiàn)的長(cháng)度和寬度，實(shí)現微帶天線(xiàn)的最佳匹配和頻帶的展寬。仿真結果表明，該天線(xiàn)在4．25～5．366GHz頻帶內反射系數均小于-10 dB，方向最大增益達到9 dB，相對帶寬為23．2％。且對E型天線(xiàn)加工和測試，實(shí)測結果和仿真結果一致。
關(guān)鍵詞：微帶天線(xiàn)；E型；寬帶；高增益

0 引言
微帶天線(xiàn)具有體積小、重量輕、易饋電、易與載體共形等優(yōu)點(diǎn)，廣泛直用于測量和通信各個(gè)領(lǐng)域。但是，微帶天線(xiàn)的窄頻帶特性在很多方面限制了它的廣泛應用，因此展寬微帶天線(xiàn)的帶寬具有十分重要的意義。
近年來(lái)，人們在展寬微帶天線(xiàn)的帶寬方面做了很多的研究：增大基板厚度，降低介電常數；采用電磁耦合多諧振來(lái)擴展帶寬的方式，采用縫隙耦合饋電的方式，采用多層結構。本文在對上述各種展寬帶寬技術(shù)的比較研究之后，通過(guò)在U型微帶天線(xiàn)中間加一段傳輸線(xiàn)構成新型的E型微帶天線(xiàn)，實(shí)現了天線(xiàn)阻抗頻帶的展寬。利用HFSS模擬仿真以及實(shí)測結果表明，這種天線(xiàn)在工作于4．25～5．366 GHz時(shí)，其相對帶寬達到了23．2％，且采用了傳統的同軸饋電，結構簡(jiǎn)單，易加工。

1 天線(xiàn)設計與分析
微帶天線(xiàn)的結構如圖1所示，貼片的長(cháng)為L(cháng)，寬為W，饋電點(diǎn)位置為(P_x，P_y)，U_l和U_w為U型天線(xiàn)尺寸，U型天線(xiàn)中間增加的微帶線(xiàn)的長(cháng)度和寬度分別為E_l和E_w，微帶天線(xiàn)離地面的高度為H。當E_l為零時(shí)即為U型天線(xiàn)，E_l不為零時(shí)為E型天線(xiàn)。天線(xiàn)采用傳統的同軸饋電方式。天線(xiàn)與地面之間采用空氣為介質(zhì)，減少采用高介電常數介質(zhì)帶來(lái)的損耗，同時(shí)呵達到增加頻帶寬度的目的。

從圖2可知，隨著(zhù)E_l的增大，高頻諧振頻率點(diǎn)變小，在E_l=14．5 mm時(shí)候高頻諧振點(diǎn)獲得較好的匹配，當E_l繼續增大時(shí)候匹配變差。由圖4可得，隨著(zhù)E_w增大，低頻諧振點(diǎn)匹配變差，而高頻諧振點(diǎn)匹配變好。通過(guò)調節中間傳輸線(xiàn)的長(cháng)度E_l和寬度E_w可獲得兩個(gè)匹配較好的諧振頻率點(diǎn)。