高阻抗表面型PBG結構貼片天線(xiàn)的設計

由于微帶貼片天線(xiàn)具有體積小、重量輕、低剖面、易加工、共形等優(yōu)點(diǎn)，所以在軍事和民用方面都有著(zhù)廣泛的應用前景。眾所周知，集成電路的基底是一些高介電常數材料，而微帶貼片天線(xiàn)在低介電常數基底上才能獲得最佳性能。位于高介電常數基底的貼片天線(xiàn)由于表面波的損耗輻射效率很低，并且頻率帶寬極窄，當應用的頻率變高時(shí)這種情況更加突出，導致貼片天線(xiàn)的增益和效率下降，并且在陣列情況下還會(huì )有高的交叉極化電平和互耦電平。為了實(shí)現微帶貼片天線(xiàn)的集成化，同時(shí)避免昂貴的基底混合技術(shù)，就必須在高介電常數基底上實(shí)現高效率的貼片天線(xiàn)。近年來(lái)出現的新型光子晶體貼片天線(xiàn)能夠較好地改善以高介電常數介質(zhì)為基底的貼片天線(xiàn)的性能。光子晶體貼片天線(xiàn)是指基于光子晶體的貼片天線(xiàn)。所謂光子晶體，或稱(chēng)PBG材料，是指將高介電常數的介質(zhì)周期性的放置所產(chǎn)生的一種人工電磁晶體，該電磁晶體的表面波波矢圖在某一頻率范圍內出現一個(gè)頻率禁帶，簡(jiǎn)稱(chēng)禁帶。通過(guò)在貼片天線(xiàn)中人為的引入光子晶體結構，并利用光子晶體的禁帶效應，抑制沿基底傳播的表面波，增加天線(xiàn)輻射到空間的電磁波，從而改善天線(xiàn)的性能。本文所采用的高阻抗表面型PBG結構具有結構緊湊、帶隙性能好、可以集成等優(yōu)點(diǎn)，在天線(xiàn)的設計中得到了廣泛的應用。

1 PBG天線(xiàn)設計
本文設計的矩形貼片天線(xiàn)，是中心頻率為10 GHz的矩形微帶天線(xiàn)(輻射元為矩形)，饋電方式選為中心側饋。采用ROGER3010材料做為基板，厚度h=1．28 mm，相對介電常數=10．2。矩形貼片的尺寸為L(cháng)×W。貼片單元的尺寸由經(jīng)驗公式計算可以得出：

利用ADS自帶的計算傳輸線(xiàn)的軟件LineCalc來(lái)計算傳輸線(xiàn)的寬度ω=0．162 mm。