寬頻化與小型化微帶天線(xiàn)的研究與設計

摘要 以微帶天線(xiàn)技術(shù)為基礎，以工作于ISM頻段微帶貼片天線(xiàn)為例，采用Ansoft公司的電磁仿真軟件HFSS，對不同介電常數、不同介質(zhì)板厚度、矩形貼片開(kāi)槽開(kāi)縫、加載寄生貼片等微帶貼片天線(xiàn)進(jìn)行了仿真。通過(guò)數值分析，闡述了介電常數、基板厚度、貼片開(kāi)槽、寄生貼片等因素對微帶貼片天線(xiàn)尺寸和頻帶寬度的影響。仿真結果表明，設計能夠實(shí)現兩種性能的天線(xiàn)結果，天線(xiàn)的寬度達到36％。天線(xiàn)的尺寸縮小了34．2％。
關(guān)鍵詞 微帶天線(xiàn)；小型化；寬頻化

微帶天線(xiàn)由于具有剖面低、體積小、重量輕，易與飛行器共形、易與有源器件和電路集成，并且便于獲得圓極化，容易實(shí)現雙頻、雙極化等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應用于衛星通信，雷達、移動(dòng)通信等無(wú)線(xiàn)電設備中。但微帶天線(xiàn)自身存在頻帶窄、易激勵表面波、功率容量小的缺點(diǎn)，限制了它的應用。為提高收發(fā)通信系統的工作性能和效率，寬頻小型化微帶天線(xiàn)的研究成為夭線(xiàn)領(lǐng)域中的一個(gè)主要研究方向。常用的展寬微帶天線(xiàn)頻帶的方法有：增大基片厚寬h、降低相對介電常數εr、附加寄托生貼片、加載短路探針、附加阻抗匹配網(wǎng)絡(luò )等。天線(xiàn)小型化的方法有：采用高介電常數的介質(zhì)基板、加載技術(shù)、曲流技術(shù)。

1 微帶天線(xiàn)寬頻化與小型化設計與仿真
設計了一個(gè)單貼片矩形微帶天線(xiàn)，圖1為設計的微帶天線(xiàn)的基本單元，為下面天線(xiàn)寬頻、小型化性能的分析提供了基礎?；咎炀€(xiàn)的設計指標為天線(xiàn)的中心頻率2．45 GHz；天線(xiàn)的駐波VSWR≤2；天線(xiàn)回波損耗S11-10 dB；天線(xiàn)的增益6 dB。

微帶天線(xiàn)設計為線(xiàn)極化天線(xiàn)。選擇介質(zhì)基板的介電常數εr=2．2 RT／Duroid5880材料，介質(zhì)基板高度為h=0．32 cm，采用同軸探針饋電，利用HFSS進(jìn)行建模，并進(jìn)行優(yōu)化得到要求的參數值。優(yōu)化后天線(xiàn)的貼片尺寸：長(cháng)L=3．82 cm；寬W=3．8 cm；基板尺寸：LG=8 cm，WG=7 cm；同軸探針的位置為xf=-0．7 cm，yf=0 cm。

1. 1 微帶天線(xiàn)寬頻化仿真設計
一般情況下，在采用低介電常數介質(zhì)材料的同時(shí)，增加介質(zhì)基板的厚度是大幅度增加天線(xiàn)帶寬的有效手段，如圖2所示。