新型C波段寬帶小型化全向天線(xiàn)

3.2 金屬圓盤(pán)厚度h₁對反射損耗的影響

圖4是針對不同的金屬圓盤(pán)厚度h₁反射損耗隨頻率的變化曲線(xiàn)。從圖中可以看出，金屬圓盤(pán)的厚度同樣會(huì )影響天線(xiàn)的諧振頻率，隨著(zhù)厚度的增大，天線(xiàn)的諧振頻率逐漸向低頻端偏移，與金屬圓盤(pán)半徑類(lèi)似，該尺寸的大小與天線(xiàn)頻率高低呈現出相反的變化規律。

圖4 反射損耗與h₁的關(guān)系

3.3 金屬單極子半徑r₂對反射損耗的影響

金屬單極子不僅是該天線(xiàn)的輻射結構，同時(shí)它還作為過(guò)渡部件連接金屬圓盤(pán)及饋入電流的同軸連接器。圖5是針對不同的金屬單極子半徑r₂反射損耗隨頻率的變化曲線(xiàn)。從圖中可以看出，該半徑不僅影響諧振點(diǎn)位置，還在很大程度上影響反射損耗的大小，如果該半徑過(guò)大，則反射損耗很大，即C波段在同軸接頭饋入天線(xiàn)的能量大部分都被反射，使得天線(xiàn)無(wú)法正常工作；從安裝角度考慮，若該半徑過(guò)小，則輻射結構沒(méi)有辦法與同軸連接器的螺紋內芯連接，所以在天線(xiàn)尺寸的設計上要綜合考慮天線(xiàn)性能及安裝結構。

圖5 反射損耗與r₂的關(guān)系

3.4 金屬單極子高度h₂對反射損耗的影響

圖6是針對不同的金屬單極子高度h₂反射損耗隨頻率的變化曲線(xiàn)。從圖中可以看出，金屬單極子的高度會(huì )在很大程度上影響天線(xiàn)的諧振頻率，隨著(zhù)高度的增大，天線(xiàn)的諧振頻率逐漸向低頻端偏移，與普通單極子尺寸與頻率的對應關(guān)系一致。

圖6 反射損耗與h₂的關(guān)系

4 天線(xiàn)性能分析

在上述分析的基礎上，應用仿真軟件HFSS對天線(xiàn)參數進(jìn)行了逐一的調整，最后得出了性能最優(yōu)結構參數，最終天線(xiàn)地板以上的總體高度h₁+h₂+h₃僅為最低工作頻率f_L所對應波長(cháng)的八分之一左右，現對其性能進(jìn)行如下分析。

4.1 天線(xiàn)的阻抗特性

前面已經(jīng)提到過(guò)，天線(xiàn)的反射損耗是一個(gè)重要性能參數，它反映了天線(xiàn)的阻抗特性。圖7給出了該C波段寬帶小型化全向天線(xiàn)反射損耗的結果。在f_L ~ f_H的頻率范圍內，天線(xiàn)反射損耗的仿真結果均小于-10dB，這種全向天線(xiàn)阻抗特性良好，它具有45%左右的阻抗帶寬。

圖7 天線(xiàn)的反射損耗

4.2 天線(xiàn)的輻射特性

對于全向天線(xiàn)，增益特性是衡量其性能好壞的重要指標，圖8是該天線(xiàn)的增益隨頻率的變化關(guān)系（f_L ~ f_H）。頻率在f_L ~ f_H范圍內，增益變化范圍是3.5~6dB，變化幅度小于2.5dB，增益在頻帶內較為穩定；天線(xiàn)的方向圖是表征天線(xiàn)輻射特性與空間角度關(guān)系的圖形，圖9表示該天線(xiàn)在頻率分別為f_L、(f_L+f_H)/2、f_H時(shí)水平面方向圖的結果。在各個(gè)頻率上，該天線(xiàn)水平面近似全向輻射，不圓度小于2dB，方向圖穩定性較好。

圖8 天線(xiàn)的增益

圖9 天線(xiàn)的方向圖